啤酒厂废水处理毕业设计计算说明书.pdf

'2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第1页共78页1工程概况该工程为啤酒厂废水处理工艺及厂区设计,包括根据啤酒厂生产废水水质及废水水量选择处理工艺，每个工艺构筑物各部分尺寸的详细计算，整个废水处理厂的规划布局以及各构筑物间高程的确定。3该废水处理厂的设计水量为4000m/d,废水进水水质分析结果如下:CODCr：2500mg/LBOD5：1350mg/LSS：500mg/LNH3—N：30mg/LTP：12mg/LpH：5～12水温：20～42℃废水通过管径为DN500mm的进水管进入废水处理厂，充满度为0.5，管内水面标高为56.0m。依据《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821—2005），要求出水水质为：CODCr≤80mg/LBOD5≤20mg/LSS≤70mg/LNH3—N≤15mg/LTP≤3mg/LpH：6～9该厂所处的位置气象条件为：年平均气温：17.9℃极端最高气温：41.9℃极端最低气温：-6.0℃最热月月平均气温：32.5℃最冷月月平均气温：-0.52℃全年平均降水量：1233mm全年主导风向：北风、东北风该厂所处地区工程地质资料为：地质构造：厂区地质良好，为压砂土、亚粘土及砂卵石组成，厚度为4.5～11m，地基承载能力为1kg/c设计地震烈度：8度地下水位：3.5m最大冻土深度：0.7m废水处理站拟建在厂区的南面，目前是一片空地，东西长240m，南北长120m，地势基本平坦，其西侧为厂区围墙，东侧为现有混凝土路，北侧为厂区，地坪海拔高度：57.3m。厂房要求设计时要尽量减少污水站的占地面积，节约出空地以作它用。2根据废水进水水质及要求的出水水质，采用“UASB反应器+A/O生物池”工艺，主要包括粗格栅、一级提升泵站、调节池、二级提升泵站一级处理，UASB22反应器、A/O生物池、二沉池二级处理等工艺单元。对于UASB反应器及A/O生物池产生的污泥的处理采用“浓缩+脱水工艺”，主要包括缓冲池、污泥脱水机房兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第2页共78页等工艺单元。对于UASB反应器产生的沼气采用现场燃烧的方式处理，主要包括水封罐、燃烧器等工艺单元。再对整个水厂的平面布置做出规划，然后具体计算每个工艺所需构筑物的个数、详细尺寸等，计算各构筑物内以及构筑之间的水头损失，确定各构筑物之间的高差以及水泵的扬程，最后绘制水厂总平面图、水厂高程布置图以及各构筑物的工艺图。2工艺流程2.1啤酒生产废水的水质水量特点2.1.1啤酒生产工艺制造啤酒的主要原料是大麦和大米，辅之以啤酒花和鲜酵母。啤酒生产的过程是先将大麦制成麦芽。将麦芽粉碎与糊化的大米用温水混合进行糖化，糖化结束后立即过滤，除去麦槽，麦汁经煮沸定型后去除酒花槽，然后冷却与澄清。澄清的麦汁冷却至6.5～8.0℃，接种酵母，进行发酵。发酵分主发酵（亦称前发酵）和后发酵（即贮酒）。主发酵是将糖转化成乙醇和二氧化碳；后发酵是将主酵嫩酒送至后酵罐，长期低温贮藏，以完成残糖的最后发酵，澄清啤酒，促进成熟。经过后发酵的成熟酒，需经过滤或分离去除残余酵母和蛋白质。过滤后的成品酒，若作为鲜（生）啤酒出售，可直接装桶（散装）就地销售。外运的或出口的啤酒，必须经杀菌，以保证其生物稳定性，杀菌后的啤酒称熟啤酒。啤酒生产工艺流程如图1所示。大麦筛选浸麦发芽干燥成品麦芽大米糊化糖化发酵麦汁冷却沉淀槽麦汁煮沸过滤过滤清酒灌装杀菌外运洗瓶图1啤酒生产工艺流程图2.1.2啤酒厂废水主要来源啤酒厂废水来源主要有：麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水；罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒；冷却水和成品车间洗涤水；以及来自办公楼、食堂、单身宿舍和浴室的生活污水。2.1.3啤酒生产废水特点兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第3页共78页啤酒生产过程用水量很大，特别是酿造、罐装工序过程，由于大量使用新鲜水，相应产生大量废水。由于啤酒的生产工序较多，不同啤酒厂生产过程中吨酒耗水量和水质相差较大。管理和技术水平较高的啤酒厂吨酒耗水量为8～12t，我国啤酒厂的吨酒耗水量一般大于该数值。国内每吨啤酒从糖化到灌装总耗水310～20m。啤酒工业废水可分为以下几类：（1）清洁废水冷冻机、麦汁和发酵冷却水。这类废水基本上未受污染。（2）清洗废水如大麦浸渍废水、大麦发芽降温喷雾水、清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废液、巴斯德杀菌喷淋水和地面冲洗水等。这类废水受到不同程度的有机污染。（3）冲渣废水如麦槽液、冷热凝固物、酒花槽、剩余酵母、酒泥、滤酒渣和残碱性洗涤液等。这类废水中含有大量的悬浮性固体有机物。工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦槽、热凝固物和酒花槽。装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水，此外，糖化过程还要排出酒花槽、热凝固物等大量悬浮固体。（4）装酒废水在灌装酒时，机器的跑冒滴漏时有发生，还经常出现冒酒。废水中掺入大量残酒。另外喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起瓶内压力上升，“炸瓶”现象时有发生，因此大量啤酒洒散在喷淋水中。循环使用喷淋水为防止生物污染而加入防腐剂，因此被更换下来的废喷淋水含防腐剂成分。（5）洗瓶废水清洗瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡，然后用压力水初洗和终洗。瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、纸浆、染料、糨糊、残酒和泥砂等。碱性洗涤剂定期更换、更换时若直接排入下水道可使啤酒废水呈碱性。因此废碱性洗涤液应先进入调节、沉淀装置进行单独处理。所以可以考虑将洗瓶废水的排出液处理后储存起来，用来调节废水的pH值（啤酒废水平时呈弱酸性），这可以节省污水处理的药剂用量。2.1.4单位排水量3经过统计平均吨酒耗水量为17～30m。啤酒生产的废水排放量，厂与厂之间差距很大，同时对于同一个厂不同时间的排水量也有较大差异，这是由于季节不同生产量不同所造成的。表1所列为热水和冷水耗用量，是指国内较先进的年产万吨啤酒、每日糖化六次的生产厂日耗水量，可作为参考。根据季节废水流量可能会有波动，一般夏季生产量大于冬季，水量也因此变化，甚至每周也有水量的变化。有的工厂啤酒生产每周七天日夜进行，但装瓶工序在周末停止两天，因此到周一时，废水排放出现峰值，最大值为平均值的近2倍。表1年产万吨啤酒厂日热水和冷水耗水量33工序冷水用量（m）工序温度（℃）热水用量（m）麦汁冷却180麦芽、辅料混合6024洗瓶46.2洗涤筛篦底801.26洗桶3.83洗槽8024测定桶容积4.21洗酒花槽802.5洗发酵槽1.6洗麦汁管路6015.12洗后酵槽1.6洗麦汁冷却设备601.68清洗酒罐1.6洗酒槽贮槽600.62水力除麦槽24洗压榨机602.5水力除酒花槽6洗生酒桶609洗糖化设备7.2洗其它设备604.2兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第4页共78页洗麦汁冷却设备3.6总量88洗酵母贮槽3.0洗啤酒过滤设备9.6洗地面13.0总量325.242.1.5废水水质从麦芽制备开始，直到成品酒出厂，每一道工序都有酒损产生。酒损率与生产厂的设备先进性、完好性和管理水平有关。酒损率越高，造成的环境污染越严重。先进厂的酒损率约在6～8%，一般水平啤酒厂的酒损率在10～12%。与废水排放量一样，废水的水质在不同季节也有一定的差别，尤其是处于高峰流量时的啤酒废水，其有机物含量也处于高峰。按全国平均水平，每制成品酒1t，排出CODCr污染物约25kg，或BOD5污染物15kg，悬浮性固体约15kg。国内啤酒厂进水CODCr含量多在1000～25000mg/L之间，BOD5含量在600～1500mg/L之间。从以上数据看出，啤酒废水CODCr与BOD5的比例高达0.5左右，说明这种废水具有较高的生物可降解性。啤酒废水中也含有一定量的凯氏氮和磷。2.2啤酒生产废水处理方案比较2.2.1接触氧化工艺20世纪80年代初接触氧化法比活性污泥法有一定的优势，所以在啤酒废水的处理上得到了广泛的应用。由于啤酒废水进水CODCr浓度高，所以一般采用二级接触氧化工艺。图2为典型的两级接触氧化工艺流程图。精接中接二集细触间触次格水筛氧沉氧沉原水栅井化淀化淀排放网池池池池图2两级接触氧化法工艺流程图33（1）日处理废水：2000m/d，高峰流量200m/h。（2）水质：CODCr为1000mg/L；BOD5为600mg/L；SS为600mg/L。（3）出水水质：CODCr≤60mg/L；BOD5≤10mg/L；SS≤30mg/L。采用接触氧化工艺代替传统的活性污泥法，可以防止高糖含量废水引起污泥膨胀的现象，并且不用投配N、P营养。用生物接触氧化法，可以选择的负荷范33围是1.0～1.5kgBOD5/（m·d）；用鼓风曝气，每去除1kgBOD5约需空气80m。2.2.2CASS工艺进水通过机械格栅，能有效地分离3mm以上的固体颗粒。然后进入调节池，由于采用好氧处理不需要添加任何化学药剂。CASS法反应池的容积一般包括选择区、预反应区和主反应区。水由污水泵站直接提升到CASS的选择区与回流污泥混合，选择器不曝气相当于活性污泥工艺中的厌氧选择器。在该区内回流污泥中的微生物菌胶团大量吸收废水中的有机物，能迅速降低废水中有机物浓度，并防止污泥膨胀。预反应区采用限制曝气，控制溶解氧在0.5mg/L，使反硝化过程得以进行。主反应区的作用是完成有机物的降解或氨氮的硝化。选择区、预反应区和主反应区的体积比为1：5：20，反应池污泥回流比一般为30～50%。工艺曝兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第5页共78页气方式采用鼓风曝气，曝气器选用可变微孔曝气器。工艺中的撇水装置采用旋转滗水器。该装置主要由浮箱、堰口、支撑架、集水支管、集水总管（出水管）、轴承、电动推杆、减速机、电机等部件组成。滗水器和整个工艺采用可编程序控制器（PLC）来进行控制，主要根据时间、液位、撇水器位置等综合控制各部件运行。主要控制参数有污水流量、曝气量、剩余污泥排放量、曝气时间、沉淀时间、滗水时间等。工艺控制系统预先设置控制程序发出指令，控制部件能够按照设定的程序自动操作，这既省劳动力，又简化操作。污水处理厂的日常管理一般只要1人。污水处理详细的设计参数如下。3（1）设计水量：3500m/d。（2）设计进水水质：CODCr为800～1500mg/L；BOD5为400～800mg/L；SS为300～600mg/L。（3）设计出水水质：CODCr≤150mg/L；BOD5≤60mg/L；SS≤200mg/L。CASS工艺流程如图3所示。风机机集械水提格调升CASS废水栅节泵出水池反应器污泥污压浓泥滤缩泵机干泥外运池图3CASS工艺流程图2.2.3氧化沟活性污泥法氧化沟是20世纪50年代由荷兰工程师发明的一种新型活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此被称为“氧化沟”，又称“环形曝气池”。自1954年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来，氧化沟在欧洲、北美、南美及澳大利亚得到了迅速的推广应用。如同活性污泥法一样，自从第一座氧化沟问世以来，演变出了许多变形工艺方法和设备。氧化沟根据其构造和运行特征，并根据不同发明者和专利情况可分为以下几种有代表性的类型：①Carrousel氧化沟；②三沟式氧化沟（或二沟式氧化沟）；③Orbal氧化沟；④一体化氧化沟。氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的活性污泥法工艺，与传统的活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点：（1）工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便；（2）处理效果稳定，出水水质好；（3）基建费用低，运行费用低；（4）污泥产量少，污泥性质稳定；（5）能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力；（6）占地面积少与传统活性污泥法处理厂。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第6页共78页各种好氧工艺的设计参数如表2所示表2各种好氧工艺的设计参数容积负荷污泥负荷污泥浓度需氧量产泥量BOD去除率处理方法3kgBOD/（m·d）kgBOD/（kgSS·d）mg/LkgO2/kgBODkg/kg%生物接触氧化4～6———0.4～0.690～95生物接触氧化1.5～2———0.3～0.595活性污泥法0.3～1.00.2～0.420.8～1.10.2～0.490～95氧化沟工艺0.1～0.20.05～0.152～61.5～2.00.2～0.495～98CASS工艺0.5～1.00.1～0.32～31.0～1.50.3～0.695注：第二个生物接触氧化为两级生物接触氧化。氧化沟工艺流程如图4所示。提细厌氧二升格氧化沉出水进水泵栅池沟池脱污水泥机泵污泥外运房图4氧化沟工艺流程图2.2.4水解—好氧处理工艺随着厌氧技术的发展、厌氧处理从开始只能处理高浓度的污水发展到可以处理中低浓度的污水，如啤酒、屠宰甚至生活污水。水解反应器利用厌氧反应中的水解酸化阶段，而放弃了停留时间长的甲烷发酵阶段。水解反应器对有机物的去除率，特别是对悬浮物的去除率显著高于具有相同停留时间的初沉池。由于水解反应器可使啤酒废水中的大分子难降解有机物被转变为小分子易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工艺。与此同时，悬浮固体物质（包括进水悬浮物和后续好氧处理中的剩余污泥）被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。事实上水解池是一种以水解产酸菌为主的厌氧上流式污泥床，水解反应工艺是一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺。在各种工程中，分别采用过活性污泥法、接触氧化法、氧化沟和序批法（SBR）。因此，水解—好氧生物处理工艺是具有自己特点的一种新型处理工艺。20世纪80年代末，开发出了厌氧水解—好氧技术应用于啤酒废水处理。啤酒废水中大量的污染物是溶解性的糖类、乙醇等。这些物质是容易生物降解的，一般不需要水解酸化。但由于啤酒废水的悬浮性有机物成分较高，而水解池又具有有效地截流去除悬浮性颗粒物质的特点，将其应用于啤酒废水的处理可去除相当一部分的有机物，从实验结果看水解池最高COD去除率可达到50%，当废水中包含制麦废水（浓度较低）时去除率也在30～40%。因此，水解和好氧处理相结合，确实要比完全好氧处理经济一些。这也是在20世纪80年代末期和90年代初期，啤酒废水处理采用水解—好氧工艺的原因。该工艺的主要特点是由于水解池较高的去除率（30～50%），所以将完全好氧工艺中二级的接触氧化工艺简化为一级接触氧化，并且能耗大幅度降低，从实际兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第7页共78页运行结果看出水COD浓度也有所改善。由于采用水解处理啤酒废水出水水质一般不能满足排放标准，后处理工艺可以采用不同的好氧处理工艺，例如活性污泥法、接触氧化和SBR工艺等。有关的设计参数如下：（1）以细格栅和沉砂池作为预处理设备；（2）平均水力停留时间为2.5～3.0h；（3）最大上升流速为2.5m/h，持续时间不小于3.0h；（4）反应器深度为4.0～6.0m；2（5）布水管密度为1～2m/孔；（6）出水三角堰负荷为1.5～3.0L/（s·m）；（7）污泥床的高度在水面之下1.0～1.5m；（8）污泥排放口在污泥层的中上部，即在水面下2.0～2.5m；（9）在污泥龄大于15天时，污泥水解率为所去除SS的25～50%，设计污泥系统需按冬季最不利情况考虑。对于后接传统活性污泥工艺的池容、曝气量和回流污泥比等均可按传统活性污泥工艺设计。水解反应器对悬浮物的去除率很高，可去除80%以上的进水悬浮物，并且在水解细菌作用下，可将悬浮物中的50%水解成溶解性物质。因此，总的污泥产量比传统工艺流程低30～50%，从有机物降解角度讲，水解池排泥是稳定污泥。所以好氧产生的剩余污泥可以排入水解池消化处理。水解污泥的污泥脱水性能较好，可以直接脱水。这样可以简化工艺流程，实现了污水、污泥一次处理。水解—好氧处理工艺流程如图5所示。均接格质酸触气进水栅调化氧浮达标排放节化图5水解—好氧处理工艺流程图2.2.5厌氧—好氧联合处理工艺厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其矿化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。厌氧技术发展到今天，其早期的一些缺点已经不存在。据不完全统计，到1997年在全世界范围内共有941座厌氧处理厂，其中有600座以上采用UASB反应器。该系统结构简单，便于放大，运行管理简单是其最大的优点。近年来由于高效厌氧反应器的发展，厌氧处理工艺已经可以应用于常温低浓度啤酒废水处理。在国外许多啤酒厂采用了厌氧处理工艺，其反应器规模由数百立方米到数千立方米不等。荷兰的PAQUES、美国的BIOTHANE和比利时的BIOTIM公司是世界上三个主要UASB技术的厂家。据不完全统计，仅这三家公司就已建成100余家厌氧处理啤酒废水处理装置。厌氧—好氧联合处理工艺流程如图6所示。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第8页共78页活性调污二格节UASB泥沉废水栅池池出水反应器工艺污污泥泥脱浓水缩图6厌氧—好氧联合处理工艺流程图从上面的介绍可以看出，啤酒废水的处理与其它废水处理一样是从好氧处理发展到水解—好氧联合处理，然后进一步发展为厌氧（UASB）—好氧处理。表3为厌氧—好氧联合工艺反应器设计及运行参数及与好氧工艺池容的对比。表3厌氧—好氧联合工艺反应器设计及运行参数及与好氧工艺池容对比项目老的好氧工艺新厌氧—好氧工艺单纯好氧工艺3调节池（m）150015006497.903好氧池（m）300030003×30003厌氧池（m）3000沉淀池直径（m）20202×203能耗（kW·h/m）0.8361.45污泥产量较少2.3啤酒生产废水处理各方案经济技术分析2.3.1废水处理工艺对于啤酒废水的处理，国内外有采用直接好氧处理，如氧化沟、SBR等工艺，或水解—好氧处理工艺、厌氧（UASB）反应器—好氧联合处理。工艺包括如下的技术环节：粗细格栅、泵房、调节（酸化）池、升流式厌氧污泥床反应器（或为水解或初沉池）、好氧曝气池、二沉池和污泥处理系统等。其中预处理部分[粗细格栅、泵房、调节（酸化）池]、好氧处理（好氧曝气池、二沉池和供气系统）和污泥处理部分（集泥池、浓缩池和污泥脱水机房）各工艺单元相差不大，仅仅在体积和设备的数量上有差别，有共性可以统一分析对比。真正的差别是在生物预处理（UASB、水解和初沉池）工艺上，所以重点评价厌氧—好氧联合处理工艺。污水处理工艺流程如下：啤酒生产废水先经格栅去除粗大杂物，经格栅的污水流入集水池；由污水泵抽提到水力筛，然后进入酸化调节池，进行水质水量调节；再用泵连续送入生物预处理装置（UASB反应器）；经过物理或生物预处理，废水进入好氧后处理工艺，经过好氧处理工艺出水可以达到排放标准；在处理过程中产生的污泥进入污泥处理系统。2.3.2不同废水处理工艺设计参数对比三种不同工艺的主要设计参数列于表4中，根据工艺参数计算了主要处理构筑物的投资和运转费用。其中能耗和污泥处置的详细对比结果如下。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第9页共78页表4好氧、水解—好氧和UASB—好氧工艺技术经济综合对比序号项目好氧处理厌氧（水解）—好氧处理UASB—好氧处理3Q=10000m/d，进水CODCr=2500mg/L，BOD5=1400mg/L1预处理（1）调节池3a调节池容积（m）200020002000bCODCr去除率（%）101010c进水CODCr（mg/L）225022502250（2）沉淀池水解池UASB反应器aHRT（h）3383b池容（m）125012503300c相对比例（%）100100330dCODCr去除率（%）204090e出水CODCr（mg/L）180013502252后处理（1）曝气池a负荷[kgCODCr/kgVSS·d]0.50.50.5bHRT（h）34.625.94.33c池容（m）144001080018003d二沉池池容（m）1250（或无）1250（或无）1250e相对比例（%）1007512.5fCODCr去除率（%）93.388.933.3g进水CODCr（mg/L）18001350225h出水CODCr（mg/L）<150<150<150（2）-a需氧量（kg/d）165001200010003b鼓风量（m/min）290.9213.7537.8c风机4×D120—1.54×D120—1.52×D40—1.5d运转功率（kW）4×1853×18555e相对比例（%）133100103运转费用（1）动力费（万元）24518418（2）药剂和人工费（万元）634939（3）吨水直接处理成本（元）1.030.780.193（4）吨水电耗（kW·h/m）1.601.200.203注：投资估算混凝土以400元/m计，电费0.46元/（kW·h）。其它费用按UASB—好氧工艺计算。2.3.3不同工艺曝气系统（能耗）对比对于啤酒废水，采用鼓风曝气在污水中的风量计算，按照动力学方程生物需氧量的计算公式计算。3（1）厌氧—好氧联合处理工艺好氧需风量为52m/min。需选D60风机2台（1用1备），用电功率75kW，配电功率150kW。3（2）水解—好氧系统好氧需风量为369m/min。需选D120风机4台（3用1备），用电功率555kW，配电功率740kW。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第10页共78页3（3）好氧工艺系统好氧需风量为501m/min。需选D120风机6台（4用2备），用电功率740kW，配电功率1110kW。2.3.4污泥处理系统对比1.不同系统污泥产量（1）厌氧—好氧联合处理工艺污泥产量厌氧产率取Y1=0.15kgTSS/kgBOD去除，好氧产率Y2=0.5kgTSS/kgBOD去除。厌氧污泥：W（100001.1250.15）kg/d1687kg/d1好氧污泥：W（0.105100000.5）kg/d502.5kg/d2总产泥量：WWW2190kg/d（干重）1233含水率为98%的厌氧污泥85m，好氧污泥含水率为99.5%的污泥量为100m。（2）水解—好氧系统污泥产量水解率取Y3=50%，好氧污泥产率Y4=0.5kgTSS/kgBOD去除。水解去除悬浮物产泥：W（100001.00.15）kg/d1500kg/d1好氧污泥：W（0.855100000.5）kg/d4260kg/d（回流至水解池）2总产泥量：WWW0.53630kg/d（干重）123含水率98%的污泥量为180m。（3）好氧工艺系统污泥产量计算好氧总泥量：W（1.23100001.0）kg/d12300kg/d13含水率99%的污泥量为1200m。2.污泥贮存池按照规范污泥贮存池的停留时间为24h，污泥贮存池内设潜污泵，用于将原污泥打入污泥浓缩池。3.污泥浓缩池浓缩池采用重力式，污泥浓缩池的停留时间为12～24h。4.污泥脱水机房采用带式脱水机，对浓缩后污泥脱水。脱水机脱水能力按200kg/（m·h）能力选取，拟采用工作时间8～12h/d。脱水后污泥含水率70～80%，然后可作为农肥或饲料外运。脱水需投加絮凝剂，如采用阳离子聚丙烯酰胺，投加量为干污泥量的0.3%。干粉阳离子型聚丙烯酰胺价格5万元/t。5.不同系统污泥处理投资和费用对比如表5所示。表5不同处理系统污泥处理对比序号项目好氧处理水解—好氧处理UASB—好氧处理1污泥量（kg/d）123003630219032污泥体积（m/d）120018018033污泥贮存池（m）600（HRT=12h）20020034污泥浓缩池（m）6001001005带式脱水机2（带宽3m）1（带宽1m）1（带宽1m）6药剂费（万元/年）5016.0102.3.5厌氧工艺的综合分析从上面的分析可以看出，过去几十年厌氧生物技术在低浓度废水上的巨大进兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第11页共78页展，使得在大多数情况下厌氧—好氧联合工艺的优点远大于其缺点，并在啤酒废水处理方面有较大的优势。总结起来其优点如表6所示。表6厌氧生物技术的优点厌氧—好氧工艺与好氧或水解—好氧工艺相比提供了工艺稳定性没有污泥膨胀问题减少了剩余污泥的处理、处置费用是好氧（或水解）工艺的20%（35%）减少了氮和磷的补充费用啤酒废水相同减少了处理装置总体积是好氧（或水解）工艺的45%（55%）节省能源，确保生态和经济利益是好氧（或水解）工艺的10%（15%）减少污泥脱水的药剂费用是好氧（或水解）工艺的20%（60%）厌氧处理啤酒废水可能的缺点缺点如表7所示。表7厌氧处理啤酒废水可能的缺点需要长的启动时间培养生物量在低浓度或碳水化合物废水存在下产生碱度能力不足的可能在一些情况下对于排放地表水出水水质不够对低浓度啤酒废水产生的沼气不足以将废水加热到20℃的最佳温度仔细考虑表6和表7所列的厌氧处理可能的缺点，可以清楚看出，对于啤酒废水厌氧处理技术是较好的选择。2.4工艺流程确定2.4.1设计依据本处理系统设计依据如下：（1）啤酒厂产生废水水量水质；（2）《室外排水设计规范》（GB50014—2006）；（3）《污水综合排放标准》（GB8978—1996）；（4）《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821—2005）。2.4.2处理系统设计原则本处理系统设计按照以下原则确定工艺流程。（1）采用厌氧工艺，在处理达标的同时，最大限度地降低成本。（2）所选工艺流程简单可靠，布置紧凑，确保达到环境保护部门提出的排放标准。（3）采用先进可靠的系统设备，降低系统的维护工作量，以保证系统的长期正常运转。（4）采用完全的自动化控制系统，以保证处理效果和减少劳动力的需求。同时，系统应具有灵活的调节能力。（5）设计废水处理系统时应考虑避免二次污染，尽可能减少对周围环境的影响。2.4.3处理系统工艺流程确定根据以上设计依据与设计原则，确定本处理系统采用厌氧—好氧联合生物处理为核心的二级生物处理系统。若单独采用好氧处理或物化—好氧处理，出水完全可以达到国家一级排放标准，但是其能耗较大，处理费用较高。单独采用厌氧处理，运行费应较低，但由于其处理效率同好氧相比较低，尚不能使出水达标。因此结合两者优点，采用厌氧—好氧联合处理工艺，一方面可使废水中的绝大部分有机污染物得到降解，出兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第12页共78页水达到排放标准，同时也可降低废水处理费用；另一方面，高浓度废水采用厌氧处理，低浓度废水采用好氧处理，也可降低投资费用。UASB是升流式厌氧污泥床（UpflowAnaerobicSludgeBlanket）的简称。这项工艺是由荷兰Wageningen农业大学的教授Lettinga等人于1972～1978年间开发的一项污水厌氧生物处理新技术，这项技术于20世纪80年代初开始由高浓度有机工业废水处理中开始得到日趋广泛的应用。即荷兰之后，德国、瑞士、美国、加拿大、澳大利亚及中国等国也相继开展了对UASB反应器的深入研究和开发工作，使这种厌氧处理工艺成为一种应用迅速、使用广泛的新型反应器技术，在高浓度有机工业废水的处理中正发挥着它的作用。UASB属于第二代厌氧反应器，其典型代表有：厌氧滤池（AnaerobicFilter，AF），上流式厌氧污泥床（UpflowAnaerobicSludgeBlanket，UASB），下行式固定膜反应器（DownflowStationaryFixedFilm，DSFF），厌氧附着膜膨胀床反应器（AnaerobicAttachedFilmExpandedBed，AAFEB），厌氧流化床（AnaerobicFluidizedBed，AFB）。第二代厌氧反应器的一个共同特点是分离了固体（污泥）停留时间与水力（废水）停留时间，固体停留时间可以达到上百天，从而使反应器处理高浓度有机废水所需要的时间由过去的以天计缩短到以小时计。第二代厌氧反应器的主要技术性能如表8所示。表8第二代厌氧反应器的主要技术性能反应器技术指标UASBDSSFAAFEBAFBAF反应器高度（m）2～63～62～44～123～6流速（包括回流）（m/h）0.05～1.50.01～0.12～106～200.05～0.5回流比（%）——20～1005～500—微生物浓度（gSS/L）5～455～1510～3010～2010～30出水悬浮物（mgSS/L）20～10020～30020～10020～30020～150动力消耗（含回流）3-315～3020～4020～100075～30005～10（kW·h/m）×10在已开发的高效厌氧反应器中，UASB反应器是一种研究最为深入、应用最为广泛的厌氧反应器，已大量成功地应用于处理各种废水。相比较而言，UASB反应器具有一些突出的优点：（1）有机负荷据第二代厌氧反应器之首，水力负荷能满足要求。（2）污泥颗粒化后使反应器耐不利条件的冲击能力增强。（3）用于将污泥或流出液人工回流的机械搅拌一般维持在最低限度，甚至可完全取消。尤其是颗粒污泥UASB反应器，由于颗粒污泥密度较小，在适度的水力负荷范围内，可以靠反应器内产生的气体来实现污泥与基质的充分混合及接触。因此，UASB反应器可节省搅拌和回流污泥所需的设备和能耗。（4）在反应器上部设置气—固—液三相分离器，对沉降良好的污泥或颗粒污泥可以自行分离沉降并返回反应器主体，不需附设沉淀分离装置、辅助脱气装置及回流污泥设备，简化了工艺，节约了投资和运行费用。（5）在反应器内不需投加填料或载体，提高了容积利用率，避免了堵塞问题。UASB反应器的基本构造主要包括以下几部分：①污泥床；②污泥悬浮层；③沉淀区；④三相分离器。各部分的功能、特点分述如下：（1）污泥床位于整个UASB反应器的底部，污泥床内具有很高的生物量，兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第13页共78页它的容积占反应器的30%左右，但对有机物的降解量占到整个反应器的70～90%。（2）污泥悬浮层位于污泥床上部，它占整个反应器容积的70%左右，其污泥浓度低于污泥床，对有机物的降解量占整个反应器的10～30%。（3）沉淀区位于UASB反应器的顶部，其作用是使由于水流挟带作用进入出水区的固体颗粒在沉淀区沉淀下来，另外还可通过合理调整沉淀区的水位高度来确保整个反应器的集气室的有效空间高度而防止集气空间的破坏。（4）三相分离器位于沉淀区的下部，主要作用是将气体（反应过程中产生的沼气）、固体（反应器中的污泥）、和液体（被处理的废水）等三相加以分离，将沼气引入集气室、将出水引入出水区，将固体颗粒导入反应区。UASB反应器工作原理：UASB反应器在运行过程中，废水以一定流速自反应器的底部进入反应器，水流依次经过污泥床、污泥悬浮层至三相分离器及沉淀区。UASB反应器中的水流呈推流形式，进水与污泥床及污泥悬浮层中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解。厌氧分解过程中产生的沼气在上升过程中将污泥颗粒托起，随着产气量的增加，由气泡上升所产生的搅拌作用变得日趋激烈，从而降低了污泥中挟带气泡的阻力，气体便从污泥床内突发性地溢出，引起污泥床表面呈沸腾和流化状态。反应器内沉淀性能较差的絮状污泥在气体的搅拌作用下在反应器内形成污泥悬浮层，沉降性能好的污泥则形成高浓度的污泥床。随着水流的上升流动，气、水、泥三相混合液上升至三相分离器中，气体折向集气室，泥水进入沉淀区，在重力作用下发生泥水分离。本处理系统工艺流程如图7所示。燃烧器水封罐一二粗级细调级格提格节提UASB进水栅升栅池升反应器泵泵站站二2沉A/O出水池生物池污污泥泥污鼓脱缓泥风干污泥外运水冲泵机机池房房房图7本处理系统工艺流程图2.4.4处理系统主要构筑物及其功能本处理系统主要污水处理构筑物有粗格栅、一级提升泵站、细格栅、调节池、2二级提升泵站、UASB反应器、A/O生物池、二沉池配水井、二沉池及鼓风机房；主要污泥处理构筑物有污泥泵站、污泥缓冲池及污泥脱水机房；处理UASB反应兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第14页共78页器产生的沼气的构筑物有水封罐和燃烧器。这些构筑物的主要功能如下：（1）粗格栅用来截留废水中较大的固体物质，防止这些物质对一级提升泵站中的潜水泵造成损坏。（2）一级提升泵站将废水由厂区的废水管网提升至细格栅渠道。（3）细格栅截留废水中更细小一些的固体悬浮物质，如麦麸，防止这些悬浮物在后续处理构筑物中沉积而发生堵塞现象，减轻后续处理构筑物的负荷。（4）调节池由于生产废水的流量具有不稳定性，由各个生产工序排出的废水水质也不同，而且排出废水的pH值也是不断变化的，所以调节池的主要作用是均衡水量，均匀水质以及调节pH值。（5）二级提升泵站将废水由调节池送至UASB反应器。（6）UASB反应器对废水进行厌氧处理，大幅度降低废水的CODCr和BOD5值，减轻后续处理构筑物负荷。2（7）A/O生物池进一步降低废水的CODCr和BOD5值，并且实现脱氮除磷，使排出废水的CODCr和BOD5以及NH3—N和TP指标达标。22废水经UASB厌氧处理后自流进入A/O生物池中，位于A/O生物池前部的配2水段即能实现向2组A/O生物池配水的作用又起到了选择絮凝性细菌的作用，实际上是生物选择区。选择性理论最早由捷克学者Chudoba提出，该理论认为：在微生物所处基质浓度较高时，絮凝性细菌占优势生长地位；相反在基质浓度较2低时，丝状细菌占优势生长地位。在A/O生物池中尤其是好氧段，流态接近于完全混合时，池子中的基质浓度接近于出水浓度，较低的基质浓度使系统易于产2生污泥膨胀，所以需要在A/O生物池前设置选择器。由于选择器容积较小，可以使微生物在选择器内经历一个高基质浓度阶段，对污水中的有机物进行快速吸收、吸附并贮存积累在体内，然后在后续低负荷阶段不断进行氧化、再生。通过设置选择器可以使系统中的絮凝性微生物占优势生长地位。2（8）二沉池配水井将A/O生物池的出水平均分配到2组二沉池中。（9）二沉池主要进行固液分离，即使即将排放到市政污水管网中的处理2后的废水与从A/O生物池带出的活性污泥分离，从而使出水的SS指标达标。2（10）鼓风机房为A/O生物池的好氧段提供足够的空气，使好氧细菌得到充分的氧气对废水中的有机污染物进行好氧分解。（11）污泥泵房将从二沉池排放出来的污泥送入污泥浓缩池。2（12）污泥缓冲池接受来自UASB反应器和A/O生物池的剩余污泥，使来源不同的污泥充分混合，均匀泥质，并且利用污泥在池中的停留时间依靠重力作用使污泥在池中进行拥挤沉淀，从污泥中分离出来一部分水，从而减轻污泥脱水机负荷。（13）污泥脱水机房对污泥进行进一步浓缩脱水，大幅度降低污泥的含水率，使剩余污泥便于运输填埋。（14）水封罐UASB反应器产生的沼气首先通过水封罐，由于沼气极难溶于水，所以经过水封罐可以去除沼气中易溶于水的杂质气体，如N、S等化合物气体，避免沼气燃烧时造成二次污染。（15）燃烧器对UASB反应器产生的沼气进行现场燃烧，燃烧器内置阻火器，增加了安全可靠性。2.4.5工艺特点综上所述，本废水处理系统有如下特点：（1）采用较成熟的技术，具有较高的可靠性，可确保出水水质达标。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第15页共78页（2）厌氧处理系统采用颗粒污泥UASB反应器，具备很强的抗冲击能力。（3）好氧处理采用具有选择器的活性污泥法，能够改善污泥沉降性能，避免污泥膨胀，提高系统稳定处理性能。（4）采用厌氧—好氧联合处理工艺，减少占地面积，降低工程投资，同时也减少运行费用。（5）处理系统采用国际先进的工艺和控制设备，可以有效降低处理系统的日常维护费用。2.5工艺改进由于UASB反应器可产生沼气，所以考虑将所产生的沼气收集起来加以利用。但本设计提出厂房要求设计时要尽量减少污水站的占地面积，节约出空地以作它用的要求，所以没有考虑将UASB反应器产生的沼气收集起来利用，因为这需要增建沼气贮柜。如果想将沼气收集起来利用，这需要通过计算确定将产生的沼气燃烧后所产生的热量，如果该热量小于对UASB反应器加热所需要的热量，则将这些沼气收集燃烧的意义不大；如果该热量大于或等于对UASB反应器加热所需要的热量，则需要通过计算进一步核实所增加的成本与产能的关系以确定方案是否可行；如果该热量远大于对UASB反应器加热所需要的热量，则应该考虑增建沼气贮柜，将沼气收集起来燃烧对UASB反应器加热，剩余的热量还可以为啤酒生产厂区提供能量来源。所以该工艺就沼气处理方面有改进的可能，通过计算核实以及将整个厂区很好的利用规划，可以实现对产生沼气的利用而不使之浪费。3设计水量333设计水量为4000m/d，即166.67m/h，0.046m/s，46.30L/s，废水总变化333系数取1.5，则最大时流量为1.5×4000=6000m/d，即250m/h，0.069m/s，69.44L/s。4各处理单元设计处理效果各处理单元对各污染物设计去除率如表9所示。表9各处理单元设计去除率2处理单元单位格栅调节池UASB反应器A/O生物池二沉池CODCr%5070900BOD5%4070950SS%20050/75NH3—N%000500TP%000750各处理单元设计处理效果如表10所示。表10各处理单元设计处理效果2处理单元单位原污水格栅调节池UASB反应器A/O生物池二沉池CODCrMg/L2500237523757507575兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第16页共78页BOD5Mg/L1350130013004002020SSMg/L500400400200/50NH3—NMg/L303030301515TPMg/L1212121233pH/5～125～126～96～96～96～95各处理构筑物设计参数根据设计水量及各处理构筑物去除效果，得出各处理构筑物设计参数。各处理构筑物设计参数如表11所示。表11各处理构筑物设计参数构筑物名称设计参数3设计水量：250m/h栅条间隙：20mm粗格栅栅前水深：0.6m过栅流速：0.8m/s安装角度：60°3设计水量：250m/h栅条间隙：3mm细格栅栅前水深：0.7m过栅流速：0.8m/s安装角度：60°3设计水量：166.67m/h调节池水力停留时间：6h3设计水量：166.67m/h水力停留时间：12h上升流速：0.85m/h3UASB反应器设计负荷：7.0kgCODCr/m·d3产气量：0.25m/kg去除CODCr剩余污泥浓度：30000mg/L反应温度:25℃(常温)3设计水量：166.67m/h水力停留时间：10h活性污泥浓度：3000mg/L2A/O生物池回流污泥浓度：12000mg/L剩余污泥浓度：12000mg/L污泥回流比：50%内回流倍数：100%3设计水量：250m/h32二沉池表面负荷：0.8m/（m·s）停留时间：2.5h3污泥缓冲池设计泥量：136.46m/d兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第17页共78页浓缩时间：12h污水上升流速：0.0001m/s设计浓缩前污泥含水率：99%设计浓缩后污泥含水率：97%3设计泥量：46.08m/d污泥脱水机房设计脱水后污泥含水率：75%絮凝剂投加量：4kg/t干污泥6各处理构筑物工艺计算6.1粗格栅6.1.1格栅槽宽度根据设备厂家提供的计算公式，细格栅宽度为Q（5B）sin250（520）sin60W280mm3.6Bhv60%3.6200.60.860%式中W——格栅槽宽度，mm；3Q——设计流量，m/h；B——格栅栅条间隙，mm；α——格栅倾角，°；h——格栅栅前水深，m，设计中取0.6m；v——格栅过栅流速，m/s，设计中取0.8m/s。选择型号为XGS300型旋转式格栅两台，有效栅宽为300mm，沟渠宽为500mm，栅网速度为2.2m/min，电机功率为0.55kW。6.1.2进水渠道渐宽部分的长度W-W500-40021l137mm12tan2tan201式中l1——进水渠道渐宽部分的长度，mm；W1——进水名渠宽度，mm；α1——渐宽处角度，°，一般采用10°～30°，设计中取20°。6.1.3出水渠道渐宽部分的长度W-W500-40021l137mm12tan2tan202式中l2——出水渠道渐宽部分的长度，mm；α1——渐宽处角度，°设计中取20°。6.1.4通过格栅的水头损失4242Sv0.0050.8hk（）3sin32.42（）3sin600.03m，为安全起2b2g0.022g见，设计中取0.2m。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第18页共78页式中h2——过栅水头损失，m；K——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用3，设计中取3；β——格栅条的阻力系数，查表取2.42。6.1.5格栅明渠总高度Hhhhhh0.60.20.051.30.32.45m12345式中H——格栅明渠总高度，m；h1——格栅栅前水深，m，设计中取0.6m；h3——其它水头损失，m；h4——排水管内水面距地面高度，m。h5——超高，m，一般采用0.3～0.5m，设计中取0.3m。6.1.6格栅槽总长度H2.251Lll0.51.00.1370.1370.51.03.07m12tantan60式中L——格栅槽总长度，m；H1——格栅明渠深度，m。粗格栅计算草图如图8所示。图8粗格栅计算草图6.1.7进水与出水渠道废水由厂区排水管道送入配水池，再由配水池底部的孔洞进入进水渠道，配水池尺寸为3500×1200×2350mm，孔洞尺寸为400×300mm，设计中进水渠道宽度为0.4m，进水水深为0.6m，出水渠道宽度为0.4m，出水水深为0.6m，出水由孔洞流进一级提升泵站集水坑，孔洞尺寸为400×300mm。6.1.8附属设备采用无轴螺旋输送机运输栅渣，输送机直径为DN260mm，长度为4900mm，电机功率为2.2kW。进出水渠道采用方形闸门，尺寸为400×300mm。方形闸门采用型号为LQD—1.0型手电动式启闭机控制，起重量为1.0t，电机功率为0.6kW。6.2一级提升泵站6.2.1泵的选型一级提升泵站的功能是将废水由厂区废水管网送入细格栅进水渠道，所需的33流量为250m/h，即0.069m/s，静扬程为6.4m，因此选择型号为100QW100—103—5型潜水泵4台，3用1备，流量为100m/h，扬程为10m，转速为1440r/min，电机功率为5kW，效率为80.4%，出口直径为DN100mm，重量为130kg。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第19页共78页6.2.2压水管流速压水管直径为DN150mm，则压水管内流速4Q40.0281v1.57m/s122D0.151式中v1——压水管内流速，m/s；3Q1——压水管设计流量，m/s；D1——压水管直径，m。6.2.3出水管流速4根压水管之间不设连通管,直接作为出水管，即出水管4为根直径为DN150mm的钢管,故流速与压水管流速相同。6.2.4集水坑尺寸集水坑有效容积3VQt1.673050m3式中V——集水坑有效容积，m；3Q——最大一台泵的流量，m/min；t——水泵泵水时间，min，设计中取30min；根据水泵安装要求，集水坑长度为2.0m，宽度为6.8m，有效水深为3.85m，则集水坑容积为3VBLh6.82.03.8552.36m式中B——集水坑宽度，m；L——集水坑长度，m；h——集水坑有效水深，m。6.2.5泵基础设计根据水泵安装要求,水泵基础的尺寸为790×425×500mm。6.2.6扬程校核管线中水头损失22v1.571hil0.026622（1.040.60.36.50.28）1.90m2g2g式中Δh——一级提升泵站到细格栅渠道管线的水头损失，m；i——水力坡度，‰；l——管线长度，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，90°弯头取0.6，蝶阀取0.3，止回阀取6.5,异径接头取0.28。所需扬程为Hhh6.41.908.30m≤10m，符合要求1式中H——水泵所需扬程，m；h1——所需静扬程，m。6.2.7附属设备为安装调试设备，采用型号为LDT1—S型电动单梁起重机，起重量为1000kg，兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第20页共78页配设型号为AS205—202/1型电动葫芦，功率为2kW。水泵压水管上分别设置蝶阀和止回阀，规格为DN150mm，蝶阀和止回阀之间应用短管连接，短管长度由蝶阀和止回阀工作时占用上下游管道的距离而定。6.3细格栅6.3.1格栅槽宽度根据设备厂家提供的计算公式，细格栅宽度为Q（5B）sin250（53）sin60W513mm3.6Bhv60%3.630.70.860%式中W——格栅槽宽度，mm；3Q——设计流量，m/h；B——格栅栅条间隙，mm；α——格栅倾角，°；h——格栅栅前水深，m，设计中取0.7m；v——格栅过栅流速，m/s，设计中取0.8m/s。选择型号为XGS500型旋转式格栅两台，有效栅宽为500mm，沟渠宽为630mm，栅网速度为2.2m/min，电机功率为0.75kW。6.3.2进水渠道渐宽部分的长度W-W630-40021l315mm12tan2tan201式中l1——进水渠道渐宽部分的长度，mm；W1——进水名渠宽度，mm；α1——渐宽处角度，°，一般采用10°～30°，设计中取20°。6.3.3出水渠道渐宽部分的长度W-W630-40021l315mm12tan2tan202式中l2——出水渠道渐宽部分的长度，mm；α1——渐宽处角度，°设计中取20°。6.3.4通过格栅的水头损失4242Sv0.0050.8hk（）3sin32.42（）3sin600.2m2b2g0.0032g式中h2——过栅水头损失，m；K——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用3，设计中取3；β——格栅条的阻力系数，查表取2.42。6.3.5格栅明渠总高度Hhhhh0.70.20.350.31.55m1234式中H——格栅明渠总高度，m；h1——格栅栅前水深，m，设计中取0.7m；h3——其它水头损失，m；兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第21页共78页h4——明渠超高，m，一般采用0.3～0.5m，设计中取0.3m。6.3.6格栅槽总长度H1.351Lll0.51.00.3150.3150.51.02.91m12tantan60式中L——格栅槽总长度，m；H1——格栅明渠深度，m。细格栅计算草图如图9所示。图9细格栅计算草图6.3.7进水与出水渠道废水由提升泵站通过3根DN150mm的钢管送入进水渠道，设计中进水渠道宽度为0.4m，进水水深为0.7m，出水渠道宽度为0.4m，出水水深为0.7m，出水由孔洞流进配水池。6.3.8附属设备采用无轴螺旋输送机运输栅渣，输送机直径为DN260mm，长度为4900mm，电机功率为2.2kW。采用螺旋压榨机对栅渣进行压榨，压榨机直径为DN200mm，电机功率为1.5kW，压榨后栅渣外运。进出水渠道分别设置叠梁闸，尺寸为400×1550mm。6.4调节池6.4.1调节池体积3VQt166.6761000m3式中V——调节池体积，m；3Q——设计流量，m/h；t——停留时间，h，设计中取6h。6.4.2调节池表面积V10002S222.22mh4.52式中S——调节池表面积，m；H——调节池有效水深，m，设计中取4.5m。6.4.3调节池平面尺寸S222.2L17.8mB12.5式中L——调节池长度，m；B——调节池宽度，m，设计中取12.5m。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第22页共78页调节池分两格，每格宽度6.25m。6.4.4调节池高度Hhh4.50.555.05m1式中H——调节池高度，m；h——超高，m，设计中取0.55m。调节池计算草图如图10所示。图10调节池计算草图(左图为平面图,右图为立面图)6.4.5进出水方式废水通过配水池上部的溢流堰流入调节池，配水池尺寸为12500×1200×5450mm，出水由调节池底部孔洞流至二级提升泵站集水坑，孔洞尺寸为800×800mm。6.4.6搅拌器设计根据调节池容积，采用6台型号为QJB40/6—E5型潜水搅拌推流器，电机功率为4.0kW，转速为950r/min。6.4.7其它管道设计放空管设置在调节池底部，每组调节池各设置一根放空管，放空管采用管径为DN200mm的钢管。6.4.8附属设备配水池底部采用方形闸门，尺寸为800×800mm。方形闸门采用型号为LQD—2.0型手电动式启闭机控制，起重量为2.0t，电机功率为1.1kW。调节池内设置pH自动调节装置,调节废水的pH值,以满足生物处理条件。6.5二级提升泵站6.5.1泵的选型二级提升泵站的功能是将废水由调节池送入UASB反应器，所需的流量为33166.67m/h，即0.046m/s，静扬程为4.95m，因此选择型号为100QW100—7—43型潜水泵3台，2用1备，流量为100m/h，扬程为7m，转速为1440r/min，电机功率为4kW，效率为77.4%，出口直径为DN100mm，重量为130kg。6.5.2压水管流速压水管直径为DN150mm，则压水管内流速兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第23页共78页4Q40.0281v1.57m/s122D0.151式中v1——压水管内流速，m/s；3Q1——压水管设计流量，m/s；D1——压水管直径，m。6.5.3出水管流速3根压水管之间设置连通管,出水由2根DN200mm的钢管送出，则管内流速为4Q40.0282v0.88m/s222D0.22式中v2——出水管内流速，m/s；3Q2——出水管设计流量，m/s；D2——出水管直径，m。6.5.4集水坑尺寸集水坑有效容积3VQt1.673050m3式中V——集水坑有效容积，m；3Q——最大一台泵的流量，m/min；t——水泵泵水时间，min，设计中取30min；根据水泵安装要求，集水坑长度为1.5m，宽度为5.7m，有效水深为5.7m，则集水坑容积为3VBLh5.71.55.748.75m式中B——集水坑宽度，m；L——集水坑长度，m；h——集水坑有效水深，m。6.5.5泵基础设计根据水泵安装要求,水泵基础的尺寸为790×425×500mm。6.5.6扬程校核管线中水头损失22v0.882hil0.0075736（1.020.60.35.523.00.28）2g2g0.84m式中Δh——二级提升泵站到UASB反应器管线的水头损失，m；i——水力坡度，‰；l——管线长度，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，90°弯头取0.6，蝶阀取0.3，止回阀取5.5，三通取3.0,异径接头取0.28。所需扬程为Hhh4.950.845.79m≤7.0m，符合要求1兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第24页共78页式中H——水泵所需扬程，m；h1——所需静扬程，m。6.5.7附属设备为安装调试设备，采用型号为LDT1—S型电动单梁起重机，起重量为1000kg，配设型号为AS205—202/1型电动葫芦，功率为2kW。水泵压水管上分别设置蝶阀和止回阀，规格为DN150mm，蝶阀和止回阀之间应用短管连接，短管长度由蝶阀和止回阀工作时占用上下游管道的距离而定。连通管上设置2个蝶阀，规格为DN200mm。6.6UASB反应器6.6.1反应器总体积3VQt166.67122000m3式中V——反应器总体积，m；3Q——设计流量，m/h；t——停留时间，h，设计中取12h。6.6.2反应器有效水深hvt0.851210.2m式中h——反应器有效水深，m；v——反应器内水流上升流速，m/h。6.6.3反应器表面积V20002S196.08mh10.22式中S——反应器表面积，m。6.6.4单个反应器表面积S196.082s49.02mN42式中s——单个反应器表面积，m；N——反应器组数，个，设计中取4个。6.6.5单个反应器平面尺寸s49.02L7.0mB7式中L——单个反应器长度，m；B——单个反应器宽度，m，设计中取7m。6.6.6反应器总高度Hhh10.20.510.7m1式中H——反应器总高度，m；h1——超高，m，一般采用0.3～0.5m，设计中取0.5m。UASB反应器计算草图如图11所示。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第25页共78页图11UASB反应器计算草图(左图为平面图,右图为立面图)6.6.7进水管及布水系统设计废水从二级提升泵站由2根直径为DN200mm的钢管送入UASB反应器，单个反应器底部的配水系统采用2根连通的直径为DN100mm的配水管进行布水，布水管上每隔1.5m钻一直径为Ф20mm的小孔，共有17个小孔，布水管内水流速4Q40.00291v0.37m/s122D0.11式中v1——布水管内流速，m/s；3Q1——布水管设计流量，m/s；D1——布水管直径，m。出水孔口流速4Q40.00582v1.09m/s222nD170.022式中v2——出水孔口流速m/s；3Q2——孔口设计流量，m/s；D2——孔口直径，m；N——孔口个数，个。6.6.8出水设计出水由溢流堰溢流至出水槽，出水槽有效水深为0.22m，槽宽为0.3m，则槽内水流速度Q0.0463v0.70m/s3hB0.220.322式中v3——出水槽内水流速，m/s；3Q3——出水槽设计流量，m/s；h2——出水槽有效水深，m；B2——出水槽宽度，m。2废水由出水槽经直径为DN250mm的钢管送入A/O生物池。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第26页共78页6.6.9沼气管道UASB反应器去除CODCr量70%ZYQ总70%23754000Z6500kg/d10001000式中Z——每日去除CODCr量，kg/d；ZY——UASB反应器进水CODCr浓度，mg/L；3Q总——设计总流量，m/d。沼气产量3qaZ0.2565001625m/d3式中q——每日产沼气量，m/d；3a——产气率，m/kg去除CODCr。单个反应器沼气管道直径为DN100mm，则沼气在管内流速4q40.00471v0.60m/s422D0.13式中v4——单个反应器沼气管流速，m/s；3q1——单个反应器设计沼气流量，m/s；D3——单个反应器沼气管直径，m。沼气总管的直径为DN150mm，则沼气在管内流速4q40.01882v1.06m/s522D0.154式中v5——沼气总管内流速，m/s；3q1——沼气设计总流量，m/s；D3——沼气总管直径，m。沼气由沼气总管经水封罐送入燃烧系统现场燃烧，水封罐尺寸为2×2×2m。6.6.10三相分离器三相分离器计算草图如图12所示。图12三相分离器计算草图沉淀区面积兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第27页共78页2ABL7.07.049m2式中A——沉淀区面积，m。表面水力负荷Q166.673232f0.85m/（mh）<1.0m/（m·h），符合要求4A44932式中f——表面水力负荷，m/（m·h）。集气罩顶以上的覆盖水深一般采用0.5～1.0m，设计中取0.5m。下三角集气罩底水平宽度h2.05b1.15m1tantan60式中b1——下三角集气罩底水平宽度，m；θ——下三角集气罩斜面的水平夹角，一般采用45°～60°，设计中取60°。下三角集气罩底间距bB-2b7.0-21.154.7m21式中b2——下三角集气罩底间距，m。下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液上升流速Q166.67v1.89m/h<2.0m/h，符合要求7224b44.72式中v7——下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液上升流速，m/h。上三角集气罩回流缝的宽度一般大于0.2m，设计中取0.8m，上三角集气罩底宽取5.0m，则EHCEsin600.8sin600.693mEQCF2EH5.020.6936.386m上三角集气罩的污泥回流缝面积CFEQ25.06.38622A（）（）32.42m1222式中A1——上三角集气罩的污泥回流缝面积，m。上三角集气罩的污泥回流缝中混合液上升流速Q166.67v1.29m/h10，h4.0b4符合规定。6.7.11生物池总高度Hhh40.54.5m1式中H——生物池总高度，m；h1——生物池超高，一般采用0.5～1.0m，设计中取0.5m。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第35页共78页2A/O生物池计算草图如图13所示。2图13A/O生物池计算草图6.7.12进出水系统2UASB反应器的来水通过DN250mm的钢管送入A/O生物池首端的配水池，管内水流速度4Q40.046v0.94m/s122D0.251式中v1——进水管内流速，m/s；3Q——设计进水流量，m/s；D1——进水管直径，m。废水通过配水池底部的孔洞进入厌氧段，配水池尺寸为40000×1200×，孔洞尺寸为500×500mm。出水由堰溢出，出水水量为0.046+0.046×3150%=0.115m/s，由直径为DN400mm的钢管送入二沉池，管内流速4Q40.1151v0.92m/s222D0.42式中v2——出水管内流速，m/s；3Q1——设计出水流量，m/s；D2——出水管直径，m。6.7.13其它管道设计硝化液回流比为100%，从生物池出水处回至缺氧段首端，每组生物池回流硝化液流量为23L/s，回流管管道直径为DN200mm，管内流速4Q40.0232v0.73m/s322D0.23式中v3——硝化液回流管内流速，m/s；3Q2——设计回流硝化液流量，m/s；D3——硝化液回流管直径，m。放空管设置在生物池中部与底部，每组生物池各设置一根放空管，放空管采用管径为DN250mm的钢管。污泥回流管管径4Q40.01153D0.12mm，设计中取DN150mm4v1.04兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第36页共78页式中v4——污泥回流管内流速，m/s；3Q3——设计回流污泥流量，m/s；D4——污泥回流管直径，m。6.7.14搅拌器设计根据调节池容积，采用4台型号为QJB75/6—E5型潜水搅拌推流器，电机功率为7.5kW，转速为1450r/min，分别设置于两组生物池厌氧段与好氧段首端。6.7.15硝化液回流泵设计根据硝化液回流的流量及所需扬程，选用4台型号为SS0210型低扬程回流泵，电机功率为2.0kW，转速为570r/min，2用2备，分别设置于两组生物池出水口处。6.7.16曝气系统设计平均时需氧量400-2030000.75OaQSbVX0.540000.151666.72rV100010001322.5kg/d55.1kg/h式中O2——混合液需氧量，kgO2/d；a′——活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需的氧气kg数，a′值一般采用0.42～0.53，设计中取0.5；Sr——被降解的BOD浓度，g/L；b′——每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧气kg数，一般采用0.188～0.11，设计中取0.15；XV——挥发性总悬浮固体浓度，g/L。最大时需氧量400-2030000.75OaQSbVX0.560000.151666.72maxmaxrV100010001702.5kg/d70.9kg/h最大时需氧量与平均时需氧量之比O70.92max1.29O55.122采用Wm—180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器的服务面积为0.49m，敷设于池底0.2m处，淹没深度为3.8m，计算温度定为30℃。查表得20℃和30℃时，水中饱和溶解氧值CS（20）和CS（30）分别为9.17mg/L，7.63mg/L。空气扩散器出口处绝对压力555P1.013109800H1.0131098003.81.38510Pab1式中Pb——出口处绝对压力，Pa；H1——扩散器上淹没深度，m。空气离开曝气池池面时，氧的百分比21（1-E）21（1-0.12）AO100%100%18.96%t7921（1-E）7921（1-0.12）A兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第37页共78页式中Ot——氧的百分比，%；EA——空气扩散器的氧转移效率，设计中取12%。曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）5PO1.3851018.96btCC（）7.63（）8.56mg/Lsb（30）S552.06610422.0661042式中Csb（30）——30℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值，mg/L；CS——30℃时，在大气压力条件下，氧的饱和度，mg/L。换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量RC55.19.17S（20）R79.27kg/h0T-2030-20[C-C]1.0240.82[0.9518.56-2]1.024sb（T）式中R——混合液需氧量，kg/h；Csb（20）——20℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值，mg/L；α、β——修正系数，设计中分别取0.82，0.95；ρ——压力修正系数，设计中取1.0；C——曝气池出口处溶解氧浓度，mg/L。最大时需氧量为RC70.99.17maxS（20）R0maxT-2030-20[C-C]1.0240.82[0.9518.56-2]1.024sb（T）102.0kg/h曝气池平均时供气量为R079.273G2201.94m/hs0.3E0.30.12A曝气池平均时供气量为R0max102.03G2833.33m/hsmax0.3E0.30.12A在相邻的两个廊道的隔墙上设1根干管，共3根干管，在每根干管上设两对曝气竖管，共4条配气竖管，曝气池共设12条配气竖管，每根竖管的供气量为：2833.333236.11m/h122曝气池的平面面积为416.67×0.6=250.0m，每个空气扩散器的服务面积按20.49m计，则所需空气扩散器的总数为：250.0510个0.49每根竖管上安装的空气扩散器的个数为：51042个，设计中取40个12每个空气扩散器的配气量为：2833.3335.9m/h1240兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第38页共78页将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图，如图14所示。图14空气管路计算草图选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路。在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管路计算，计算结果见表12。表12空气管路计算表管段压力损失管段空气流量管段计空气流管径当量h1+h2管段长度算长度速vD配件长度编号LL0+L9.89.833m/hm/min（m/s）（mm）L0（m）（m）Pa/mPa/m（m）14～130.55.90.098-32弯头1个0.450.950.150.1413～120.511.80.197-32三通1个1.191.690.651.1012～110.517.70.295-32三通1个1.191.690.91.5211～100.523.60.393-32三通1个1.191.691.252.1110～90.2529.50.492-32三通1个1.191.441.52.16三通1个9～81.0590.9835.5501.222.220.51.11大小头1个三通1个8～70.51181.976.0703.754.250.723.06大小头1个蝶阀1个7～64.32363.937.290弯头3个17.9622.260.8118.03大小头1个四通1个6～55.04727.876.21507.9712.970.759.72大小头1个三通1个5～47.7594415.737.0200弯头1个14.5122.260.7817.36大小头1个4～38.094415.737.0200弯头1个6.5414.540.7811.34三通1个3～28.0188831.476.430014.7922.790.5612.76大小头1个三通1个2～150.0283247.26.935019.3369.330.4732.59大小头1个合计113.00根据计算结果，空气管道系统的总压力损失为：兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第39页共78页（hh）113.09.81107.4Pa1.107kPa12网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa，则总压力损失为：5.881.1076.987kPa空气扩散装置安装在距离池底0.2m处，曝气池有效水深为4.0m，空气管路内的水头损失按1.0m计，则空压机所需压力为：P（4.0-0.21.0）9.847kPa空压机供气量最大时33G2833.33m/h47.22m/minsmax平均时33G2201.94m/h36.70m/mins根据所需压力及空气量，选择型号为RD—150型三叶罗茨鼓风机3台，2用31备，流量为24.1m/min，压力为49.0kPa，转速为1450r/min，轴功率为28.5kW，电机功率为37kW，重量为1260kg。根据鼓风机尺寸、重量及安装要求,设计鼓风机基础尺寸为2800×1730×500mm,鼓风机房平面尺寸为14230×7610mm，高度为7.0m。为了安装维修设备，采用型号为LDT1.6—S型电动单梁起重机，起重量为1600kg，配设型号为AS308—242/1型电动葫芦，功率为3.9kW。为了保持鼓风机房内气压稳定，在鼓风机房墙面上共安装5台轴流风机，功率为0.12kW。由于鼓风机噪音过大，故需在每台鼓风机上各安装1个隔音罩，每个隔音罩顶部安装1台轴流风机，功率为0.12kW。6.7.17剩余污泥量WaQS-bVXLQ50%rvr0.640000.38-0.051666.730.15400050%962kg/d式中W——剩余污泥量，kg/d；a——污泥产率系数，一般采用0.5～0.7，设计中取0.6；-1b——污泥自身氧化系数，d，一般采用0.05～0.1，设计中取0.05；33Lr——去除的SS浓度，kg/m，Lr=400-20=380mg/L=0.38kg/m；33Sr——去除的BOD5浓度，kg/m，Sr=200-50=150mg/L=0.15kg/m。6.7.18每日排出的剩余污泥量W96233Q106.9m/d0.0013m/s4fX12000r0.7510003式中Q4——生物池每日排出的剩余污泥量，m/d。6.8二沉池6.8.1沉淀池表面积Q36000.034736002F156.25mq0.8兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第40页共78页2式中F——沉淀部分有效面积，m；3Q——设计流量，m/s；3232q′——表面负荷，m/（m·s），一般采用0.6～1.5m/（m·s），设计中32取0.8m/（m·s）。6.8.2沉淀池直径4F4156.25D14.1m，设计中取14m，即半径为7m式中D——沉淀池直径，m。6.8.3沉淀池有效水深hqt0.82.52m2式中h2——沉淀池有效水深，m；t——沉淀时间，h，一般采用1.5～4.0h，设计中取2.5h。6.8.4径深比D147，在6～12之间，符合规定。h226.8.5污泥部分所需容积二沉池排泥浓度661010Xr1.212000mg/LrSVI100式中Xr——二沉池排泥浓度，mg/L；SVI——污泥容积指数，一般采用70～150，设计中取100；r——系数，一般采用1.2，设计中取1.2。曝气池中污泥浓度R0.5XX120004000mg/Lr1R10.5式中X——曝气池中污泥浓度，mg/L；R——污泥回流比，%，设计中取50%。污泥部分所需容积（21R）Q0X2（10.5）0.046360040003V124.2m111（XX）N（400012000）2r223式中V1——污泥部分所需容积，m；3Q0——污水平均流量，m/s。6.8.6沉淀池总高度根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为1：12，则沉淀池底部圆锥高度h（r-r）i（7-0.5）0.0830.539m，设计中取0.54m41式中h4——沉淀池底部圆锥高度，m；r——沉淀池半径，m；兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第41页共78页r1——沉淀池进水竖井半径，一般采用1.0m，设计中取1.0m；i——沉淀池池底坡度，设计中取1：12。沉淀池底部圆锥容积22223Vh（rrrr）0.54（770.50.5）29.83m2411333式中V2——沉淀池底部圆锥容积，m。沉淀池污泥区高度V-V124.2-29.8312h0.60m5F156.25沉淀池总高度Hhhhhh0.32.00.30.50.63.7m12345式中H——沉淀池总高度，m；h1——沉淀池超高，m，一般采用0.3～0.5m，设计中取0.3m；h3——沉淀池缓冲层高度，一般采用0.3m，设计中取0.3m。6.8.7进水管设计0.0463QQRQ0.03470.50.0462m1023式中Q1——进水管设计流量，m/s；3Q——单池设计流量，m/s；3Q0——单池污水平均流量，m/s。进水管采用管径为DN250mm的钢管，则进水管内流速Q4Q40.046211v0.94m/s22AD0.251式中v——进水管管内流速，m/s；D1——进水管管径，m；2A——进水管截面积，m。6.8.8进水竖井设计进水竖井直径采用2.0m，进水竖井采用多空配水，配水口尺寸为500×500mm，共设6个沿井壁均匀分布，则过孔流速Q0.04621v0.0308m/s<0.15～0.2m/s，符合要求A60.50.5式中v——过孔流速，m/s；2A——孔口总面积，m。孔距D-6a2.0-60.52l0.55m66式中l——进水孔口孔距，m；D2——进水竖井直径，m；a——进水孔口边长，m。6.8.9稳流筒设计稳流筒过流面积兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第42页共78页Q10.04622f2.31mv0.0232式中f——稳流筒过流面积，m；v3——筒中流速，m/s，一般采用0.03～0.02m/s，设计中取0.02m/s。稳流筒直径4f242.312DD22.63m32式中D3——稳流筒直径，m。6.8.10出水槽设计采用双边90°三角堰出水槽集水，出水槽沿池壁环形布置，环形槽中水流由左右两侧汇入出水口，每侧流量0.03473Q0.01735m/s2集水槽中流速采用0.2m/s，集水槽宽度采用0.3m，则槽内终点水深Q0.01735h0.3m2vB0.20.3式中h2——集水槽终点水深，m；v——集水槽内水流速，m/s；B——集水槽宽度，m。槽内临界水深22Q0.01735h330.07mk22gB0.3g式中hk——槽内临界水深，m；α——系数，一般采用1，设计中采用1。槽内起点水深332hk220.072hh0.30.31m12h0.32式中h1——集水槽起点水深，m。设计中取出水堰后自由跌落0.15m，集水槽高度：0.15+0.31=0.46m，集水槽断面尺寸为：0.3×0.46m。6.8.11出水堰设计集水槽距池壁0.5m，则集水堰总长度L（14-1）40.84m式中L——集水堰总长度，m；三角堰单宽取0.10m，则三角堰个数L40.84n409个b0.1式中n——三角堰数量，个；b——三角堰单宽，m。堰上负荷兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第43页共78页Q0.03471000q0.85L/（sm）≤1.7L/（s·m），符合规定0L40.84式中q0——堰上负荷，L/（s·m）。三角堰内设置浮渣挡板,浮渣挡板距三角堰250mm。6.8.12出水管设计出水管采用直径为DN200mm的钢管，则管内流速4Q40.0347v1.1m/s22D0.2式中v——出水管内流速，m/s；D——出水管管径，m。二沉池计算草图如图15所示。图15二沉池计算草图6.8.13排泥装置沉淀池采用型号为CG—12A型中心传动刮吸泥机，周边线速度为1.0～3.0m/min，驱动功率为1.1kW，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排出池外。排泥管采用直径为DN200mm的钢管，则污泥在管内流速4RQ4（0.50.03470.0013）v0.60m/s22D0.2式中v——管内污泥流速，m/s；D——排泥管直径，m。6.8.14其它管道采用排泥管兼作为放空管，管径为DN200mm。排渣管采用直径为DN100mm的钢管。6.8.15配水井设计配水井采用与污泥泵房合建的形式,平面尺寸为2400×8000mm,有效深度为5.7m，与污泥泵房合建。6.9总出水管及监测设备6.9.1总出水管处理后的废水由二沉池进入总出水管，总出水管采用管径为DN300mm的钢管，则管内流速4Q40.069v0.98m/s22D0.3式中v——总出水管内流速，m/s；兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第44页共78页3Q——总出水管设计流速，m/s；D——总出水管管径，m。6.9.2计量设备计量设备采用电磁流量计，安装在总出水管上。电磁流量计安装在管道外壁，不影响水流通过，而且计量精度高，能自动记录数据，并且可以与中控室联网，在室内可以随时监控水量。6.9.3COD监测设备为了即时监测进、出水CODCr值，采用2台CODmax铬法COD分析仪，分别安装在进、出水总管附近，测试方法为重铬酸钾高温消解后比色测定，测量范围在10～5000mg/L之间，工作温度在+5～+40℃之间，尺寸为550×810×390mm，能自动记录存储数据，并且可以将数据传送到中控室。6.9.4溶解氧监测设备2为了监测A/O生物池中好氧段的溶解氧是否达到要求规定的数值，选择22台型号为D53型GLI极谱法溶解氧分析仪，分别安装在两组A/O生物池的出水口，测量范围在0～99.99mg/L之间，尺寸为14.4×15.0×14.4mm，可以与中控室保持通讯，即时将数据传送到中控室。6.9.5pH值监测设备为了监测进入调节池中废水的pH值以便实现对废水pH的调节和监测出水的pH值，选择2台型号为P53型GLIpH/ORP分析仪，分别安装于调节池进水口和出水总管上，测量原理为通过测量电导率从而得出pH值，可以同时测量pH值和温度，pH值测量范围在-2.00～14.00之间，即电导率测量范围在-2100～+2100mV之间，温度测量范围在-20.0～200.0℃之间，可以与中控室进行数据传输。6.10污泥回流泵房6.10.1泵的选型2污泥回流泵房的功能是将由二沉池沉淀下来的一部分污泥回流至A/O生物33池前端，所需的流量为62.46m/h，即0.01735m/s，静扬程为1.58m，因此选择3型号为100QW70—7—3型潜水污泥泵3台，2用1备，流量为70m/h，扬程为7m，转速为1430r/min，电机功率为3kW，效率为75.4%，出口直径为DN100mm，重量为125kg。6.10.2压泥管流速压泥管直径为DN150mm，则压水管内流速4Q40.0191v1.10m/s122D0.151式中v1——压泥管内流速，m/s；3Q1——压泥管设计流量，m/s；D1——压泥管直径，m。6.10.3出泥管流速3根压泥管之间设置连通管,出泥由2根DN150mm的钢管送出，则管内流速与压泥管相同。6.10.4泵基础设计根据污泥泵安装要求,污泥泵基础的尺寸为740×425×500mm。6.10.5扬程校核兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第45页共78页管线中沿程水头损失Lv11.85321.101.85h2.49（）（）2.49（）（）0.26mf1.171.17DC0.15811H2式中hf——污泥回流泵房至A/O生物池管线的沿程水头损失，m；L——管线长度，m；CH——污泥浓度系数，查表可知污泥含水率为99%时为81。管线中局部水头损失22v1.101h（0.2880.60.35.523.01.0）1.07mi2g2g2式中hi——污泥回流泵房至A/O生物池管线的局部水头损失，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，90°弯头取0.6，蝶阀取0.3，止回阀取5.5，三通取3.0,异径接头取0.28。管线中总水头损失hhh0.261.071.33mfi2式中Δh——污泥回流泵房至A/O生物池管线的总水头损失，m。所需扬程为Hhh1.581.332.91m≤7m，符合要求1式中H——污泥泵所需扬程，m；h1——所需静扬程，m。6.10.6附属设备污泥泵压泥管上分别设置蝶阀和止回阀，规格为DN150mm，蝶阀和止回阀之间应用短管连接，短管长度由蝶阀和止回阀工作时占用上下游管道的距离而定。连通管上设置两个蝶阀，规格为DN150mm。6.11污泥剩余泵房6.11.1泵的选型污泥回流泵房的功能是将由二沉池沉淀下来的剩余污泥送入污泥缓冲池，剩3余污泥总量为106.9m/d污泥剩余泵采用间歇运行的方式，每日运行2次，即每隔12h运行1次，每次运行0.5h，则所需流量Q1106.93Q0.030m/s23600t360013式中Q1——每日剩余污泥量，m/d；3Q2——污泥剩余泵每次运行所需流量，m/s；t——污泥剩余泵运行时间，h。33所需的流量为0.030m/s，即106.9m/h，静扬程为0.53m，因此选择型号为3150QW140—7—5.5型潜水污泥泵2台，1用1备，流量为140m/h，扬程为7m，转速为1440r/min，电机功率为5.5kW，效率为79.1%，出口直径为DN190mm，重量为150kg。6.11.2压泥管流速压泥管直径为DN200mm，则压泥管内流速兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第46页共78页4Q40.0303v0.95m/s122D0.21式中v1——压泥管内流速，m/s；3Q3——压泥管设计流量，m/s；D1——压泥管直径，m。6.11.3出泥管流速2根压泥管之间设置连通管，出泥由1根DN200mm的钢管送出，则管内流速与压泥管相同。6.11.4泵基础设计根据污泥泵安装要求,污泥泵基础的尺寸为870×425×500mm。6.11.5扬程校核管线中沿程水头损失Lv11.85210.951.85h2.49（）（）2.49（）（）0.09mf1.171.17DC0.2811H式中hf——污泥剩余泵房至缓冲池管线的沿程水头损失，m；L——管线长度，m；CH——污泥浓度系数，查表可知污泥含水率为99%时为81。管线中局部水头损失22v0.951h（0.2820.60.35.51.023.0）0.66mi2g2g式中hi——污泥剩余泵房至缓冲池管线的局部水头损失，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，90°弯头取0.6，蝶阀取0.3，止回阀取5.5，异径接头取0.28，三通取3.0。管线中总水头损失hhh0.090.660.75mfi式中Δh——污泥剩余泵房至缓冲池管线的总水头损失，m。所需扬程为Hhh0.530.751.28m≤7m，符合要求1式中H——污泥泵所需扬程，m；h1——所需静扬程，m。6.11.6污泥泵房尺寸污泥回流泵房与污泥剩余泵房以及二沉池配水井合建，内设3台污泥回流泵和2台污泥剩余泵，二沉池配水井与污泥泵房之间用墙隔开。根据水泵安装要求以及考虑到与二沉池配水井合建，集泥坑长度为8.6m，宽度为8.0m，有效泥深为4.25m，则集泥坑容积为3VBLh8.68.04.25292.4m式中B——集泥坑宽度，m；L——集泥坑长度，m；兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第47页共78页h——集泥坑有效水深，m。剩余污泥需在集泥坑中停留12h，则需要的容积Q1t1106.9123V53.45m124243式中V1——剩余污泥所需容积，m；t2——剩余污泥停留时间，h。污泥回流泵停泵30min时回流污泥所需容积3VQt0.019603034.2m2423式中V2——回流污泥所需容积，m；3Q4——最大一台泵的流量，m/s；t2——污泥泵泵污泥时间，min。集泥坑所需总体积33VVV53.4534.287.65m≤292.4m3123式中V3——集泥坑所需总体积，m。加上二沉池配水井平面尺寸，则该构筑物的平面尺寸为11000×8000mm，高度为6.0m。6.11.7其它管道二沉池放空管采用直径为DN200mm的钢管。6.11.8附属设备为安装调试设备，采用型号为LDT1—S型电动单梁起重机，起重量为1000kg，配设型号为AS205—202/1型电动葫芦，功率为2kW。污泥泵压泥管上分别设置蝶阀和止回阀，规格为DN200mm，蝶阀和止回阀之间应用短管连接，短管长度由蝶阀和止回阀工作时占用上下游管道的距离而定。连通管上设置1个蝶阀，规格为DN200mm。污泥泵房隔墙底部采用方形闸门，尺寸为1000×1000mm。方形闸门采用型号为LQD—2.0型手电动式启闭机控制，起重量为2.0t，电机功率为1.1kW。6.12污泥缓冲池6.12.1污泥流量污泥总流量为33QQQ106.929.56136.46m/d0.0016m/s123式中Q——污泥总流量，m/s；3Q1——来自污泥剩余泵房的污泥流量，m/s；3Q2——来自UASB反应器的污泥流量，m/s。6.12.2缓冲池有效容积3VQt0.001612360069.12m3式中V——缓冲池有效容积，m；3Q——污泥流量，m/s；t——污泥浓缩时间，h，一般采用10～16h，设计中取12h。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第48页共78页6.12.3缓冲池有效高度hvt0.00011236004.32m，设计中取4.4m式中h——缓冲池有效高度，m；v——污水在缓冲池中的上升流速，m/s，一般采用0.00005～0.0001m/s，设计中取0.0001m/s。6.12.4缓冲池平面尺寸缓冲池表面积V69.122A15.71mh4.42式中A——缓冲池表面积，m。缓冲池边长LA15.713.96m，设计中取4.0m式中L——缓冲池边长，m。6.12.5缓冲池总高度Hhh4.40.34.7m1式中H——缓冲池总高度，m；h1——缓冲池超高，m，一般采用0.3m，设计中取0.3m。6.12.6浓缩后分离出来的污水量P-P099-973qQ0.00160.00107m/s100-P100-9703式中q——浓缩后分离出来的污水量，m/s；P——浓缩前污泥含水率，%，一般采用99%，设计中取99%；P0——浓缩后污泥含水率，%，一般采用97%，设计中取97%。浓缩分离出来的污水由喇叭口进入溢流管，通过溢流管经直径为DN200mm的钢管送入一级提升泵站集水坑。6.12.7浓缩后剩余污泥量100-P100-9933QQ0.00160.00053m/s46.08m/d3100-P100-9703式中Q3——浓缩后剩余污泥量，m/s。6.12.8进泥管由UASB反应器至污泥缓冲池的进泥管采用直径为DN200mm的钢管。由污泥回流泵房至污泥缓冲池的进泥管采用直径为DN200mm的钢管。6.12.9出泥管出泥管接入污泥脱水机房，采用直径为DN100mm的钢管。污泥脱水机每日运行6h，则污泥缓冲池的出泥流量Q346.083Q0.0022m/s43600t3600613式中Q2——污泥缓冲池出泥流量，m/s；t1——污泥脱水机运行时间，h。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第49页共78页出泥管内的污泥流速4Q40.00224v0.27m/s222D0.1式中v2——出泥管内污泥流速，m/s；D——出泥管直径，mm。6.12.10其它管道污泥缓冲池上设置2根直径为DN100mm的通气管，防止池内可能产生沼气聚集达到一定浓度后发生爆炸事故。污泥缓冲池计算草图如图16所示。图16污泥缓冲池计算草图（左图为平面图，右图为立面图）6.12.11搅拌器设计根据污泥缓冲池容积，采用1台型号为QJB75/6—E5型潜水搅拌器，电机功率为7.5kW，转速为1450r/min，设置于污泥缓冲池底部，以用来促进来自UASB反应器的污泥和来自污泥泵房的污泥充分混合。6.13污泥脱水机房6.13.1脱水污泥量脱水后污泥量100-P1100-973QQ46.085.53m/d0100-P100-7523式中Q——脱水后污泥量，m/d；3Q0——脱水前污泥量，m/d；P1——脱水前污泥含水率，%；P2——脱水后污泥含水率，%；脱水后干污泥重量MQ（1-P）10005.53（1-75%）10001382kg/d2式中M——脱水后干污泥重量，kg/d。污泥脱水后形成泥饼用卡车运走填埋，分离液返回一级提升泵站集水坑。6.13.2脱水机选择选用型号为NDY—1000型带式浓缩压滤一体机2台，1用1备，其中压滤部分滤带宽度为1000mm，滤带速度为0.6～6m/min，电机功率为0.75kW，主机重兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第50页共78页量为4.5t，外形尺寸为3100×1850×2180mm，浓缩部分带宽为1000mm，脱水长度为2400mm，电机功率为0.55kW，电压为380V，每台干污泥产率为240kg/h，泥饼含水率为75%。污泥脱水机每日运行6h，每日运行2次，每次运行3h，故每日处理的干污泥量为：m24061440kg/d≥1382kg/d，可以满足要求。6.13.3絮凝剂制备设备采用聚丙烯酰胺作为絮凝剂，则加药量-3mqm2401040.96kg/h1s0式中m1——加药量，kg/h；qs——加药率，kg/t；m0——污泥脱水机干污泥产率，kg/h。配制浓度取0.1～0.5%，絮凝剂制备装置制备聚丙烯酰胺量m10.963Q0.96m/h13b0.1%103式中Q1——絮凝剂制备装置制备聚丙烯酰胺量，m/h；b——药剂稀释浓度，%，一般采用0.05～0.1%，设计中取0.1%。聚丙烯酰胺储备量Mmt0.96630172.8kg11式中M1——聚丙烯酰胺储备量，kg；t——聚丙烯酰胺储备时间，h，按30天储备量计算。选用型号为PT1000型絮凝剂制备装置，最大制备量为1000L/h。6.13.4污泥泵设计管线中沿程水头损失Lv11.85200.271.85h2.49（）（）2.49（）（）0.04mf1.171.17DC0.1711H式中hf——污泥缓冲池至污泥脱水机管线的沿程水头损失，m；L——管线长度，m；CH——污泥浓度系数，查表可知污泥含水率为97%时为71。管线中局部水头损失22v0.271hh（0.2820.60.35.51.0）1.51.53mi02g2g式中hi——污泥缓冲池至污泥脱水机管线的局部水头损失，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，90°弯头取0.6，刀型阀取0.3，止回阀取5.5，异径接头取0.28；h0——静态混合器的水头损失，m，设计中采用1.5m。管线中总水头损失hhh0.041.531.57mfi式中Δh——污泥缓冲池至污泥脱水机管线的总水头损失，m。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第51页共78页所需扬程为Hhh（2.65-0.2）1.574.1m1式中H——污泥泵所需扬程，m；h1——所需静扬程，m。3污泥泵的功能是将污泥由缓冲池送入污泥脱水机，所需的流量为7.92m/h，3扬程为4.1m，因此选择型号为EH236型单螺杆泵2台，1用1备，流量为8.5m/h，压力为0.2MPa，转速为940r/min，轴功率为0.84kW，电机型号为Y112M—6，功率为2.2kW，重量为24kg。6.13.5加药泵设计聚丙烯酰胺一般很稠，因此输送聚丙烯酰胺的泵所需扬程都较高，设计中取20m，所需流量为1000L/h，应此选择型号为EH100型单螺杆泵2台，1用1备，流量为1200L/h，压力为0.2MPa，转速为710r/min，轴功率为0.14kW，电机型号为Y123S—8，功率为2.2kW，重量为13kg。6.13.6反冲洗泵设计33冲洗水量一般采用5.5～11m/m·h，设计中取8m/h，进水管管径为DN70mm，则进水管中流速4Q40.00232v0.59m/s222D0.072式中v2——进水管中流速，m/s；3Q2——反冲洗水量，m/s；D2——进水管管径，m。出水管管径为DN50mm，则出水管中流速4Q40.00232v1.13m/s322D0.053式中v3——出水管中流速，m/s；D3——出水管管径，m。进水管水头损失22v0.592hil0.0157910（1.00.3）0.18m1112g2g式中Δh1——进水管水头损失，m；i1——水力坡度，‰；l1——管线长度，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，进口取1.0，蝶阀取0.3。出水管水头损失22v1.133hil0.0559423（1.00.35.560.60.283.0）2222g2g2.17m式中Δh2——进水管水头损失，m；i2——水力坡度，‰；兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第52页共78页l2——管线长度，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，进口取1.0，蝶阀取0.3，止回阀取5.5，弯头取0.6，异径接头取0.28，三通取3.0。所需扬程为Hhhh1.740.182.175054.09m22301式中H2——反冲洗泵所需扬程，m；h2——反冲洗泵所需静扬程，m；Δh3——管道水头损失，m；h01——Y型过滤器阻力，m，设计中取50m。3反冲洗泵的功能是对污泥脱水机的滤带进行反冲洗，所需的流量为8m/h，扬程为54.09m，因此选择型号为IS50—32—250B型单级离心泵2台，1用1备，3流量为10.8m/h，扬程为60m，转速为2900r/min，轴功率为5.21kW，电机功率为7.5kW，重量为80kg。6.13.7其它管道污泥压滤后产生的滤液经直径为DN200mm的钢管送至一级提升泵站。6.13.8附属设备为了保持污泥脱水机的滤带张力以及滤带纠偏，每台污泥脱水机需要配置1台空气压缩机，根据污泥脱水机型号，选择型号为V—0.036/7型空气压缩机23台，1用1备，排气量为0.036m/min，排气压力为0.7MPa，转速为850r/min，3贮气罐容积0.03m，电动机功率为0.37kW。污泥脱水过程中有臭味产生，为了保持污泥脱水机房内的空气清洁，在污泥脱水机房墙面上共安装6台轴流风机，功率为0.12kW。为安装调试设备，采用型号为LDT5—S型电动单梁起重机，起重量为5000kg，配设型号为AS412—244/1型电动葫芦，功率为6.2kW。采用水平安装以及倾斜安装无轴螺旋输送机各1台输送脱水后的泥饼，水平安装无轴螺旋输送机长度为9.5m，电机功率为3kW，倾斜安装无轴螺旋输送机长度为7m，电机功率为2.2kW，安装倾斜角度为35°。污泥脱水机房的平面尺寸为28000×10500mm，高度为7.5m。7平面布置7.1工艺流程布置工艺流程布置根据设计任务书提供的厂区面积和地形，采用直线型布置。这种布置方式生产联络管线短，水头损失小，管理方便，且有利于日后扩建。7.2构（建）筑物平面布置按照功能，将废水处理站布置分成三个区域。7.2.1污水处理区该区域位于废水处理站中部，由各项污水处理构筑物组成，呈直线型布置。包括粗格栅、一级提升泵站、细格栅、调节池、二级提升泵站、UASB反应器、2A/O生物池、二沉池及鼓风机房等构筑物。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第53页共78页7.2.2污泥处理区该区域位于废水处理站南部偏西，因为厂区的常年主导风向为北风和东北风，污泥处理区域应处于整个厂区的下风向，由各项污泥处理构筑物组成，呈直线型布置。包括污泥泵房、污泥缓冲池及污泥脱水机房等构筑物。7.2.3生活区该区是将综合楼、浴室、门卫房等建筑物组合在一个区内，位于厂区的北部偏东，即处于整个厂区的上风向。为了不使这些建筑物过于分散，同时为了尽量减少占地面积，将办公楼与实验室合建，食堂与浴室合建，使这些建筑物相对集中，靠近厂区大门，厂区大门位于废水处理站东部，因为东部为混凝土马路，便于外来人员联系与物资运输，并且在厂区北面围墙开门，便于与主厂区交流。综合楼、浴室、门卫房的平面尺寸分别为30×15m、18×8m、4×4m，综合楼包括办公室、中控室、值班室、化验室，为2层砖混结构。浴室与门卫房为1层砖混结构。7.2.4生产辅助区该区位于厂区的南部偏东，主要包括仓库、机修间、配电房及锅炉房等建筑物，这些建筑物是废水处理站正常运行不可或缺的辅助建筑物。仓库与机修间合建，平面尺寸为16×9m，为1层砖混结构，配电房与锅炉房的平面尺寸分别为20×14m、15×8m，均为1层砖混结构。7.3管线布置7.3.1废水工艺管道废水经一级提升泵站提升后，按照处理工艺流程流经各个处理构筑物后排入市政污水管网。7.3.2污泥工艺管道废水处理站在处理废水的同时，也要同时处理产生的污泥。污泥来自UASB2反应器和A/O生物池，经污泥泵站按照工艺流程送入各处理构筑物处理后运出厂外。7.3.3厂区排水管道厂区排水管道系统主要包括废水处理构筑物的放空管，污泥处理构筑物的上清液回流管，这些管道排出的废水污染程度比较高，不能直接排放，设计中收集后送入一级提升泵站继续进行处理。厂区的雨水管以及生活区各建筑物的排水管排出的生活污水相对污染程度较低，直接排入市政污水管网。7.3.4空气管道2空气管道由鼓风机房至A/O生物池的好氧段。7.3.5沼气管道UASB反应器产生的沼气通过沼气管道先送入水封罐，再送至燃烧器现场燃烧。7.3.6给水管道及消防栓给水管道送至生活区各建筑物用水点及需要用水的各处理构筑物。厂区内每隔60m间距设置一个室外消火栓。7.4道路布置7.4.1主道路布置由厂外道路与厂内办公楼连接的道路采用主厂道，道宽9.0m，设双侧1.5m兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第54页共78页人行道。7.4.2车行道布置厂区内各主要构（建）筑物间布置车行道，道宽为9.0m，呈环状布置，以便车辆回程。7.4.3人行道布置对于无物品器材运输的构（建）筑物间，设步行道与主厂道或车行道联系。7.5绿化布置利用道路与构筑物间的带状空地进行绿化，绿化带以草皮为主，靠路一侧种植绿篱，临靠构筑物一侧栽种花木或灌木，草地中栽种一些花卉。8高程布置8.1废水处理高程布置8.1.1各构筑物水头损失各废水处理构筑物水头损失如表13所示。表13废水处理构筑物水头损失构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）2粗格栅0.3A/O生物池0.4细格栅0.6二沉池配水井0.3调节池0.35二沉池0.4UASB反应器0.38.1.2废水管道水力计算2UASB反应器至A/O生物池管道水头损失22v0.941hil0.0056822（1.01.030.60.06）0.3m1112g2g2式中Δh1——UASB反应器至A/O生物池管道水头损失，m；i1——水力坡度，‰；l1——管线长度，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，进口取1.0，90°弯头取0.6，闸阀取0.006；2v1——UASB反应器至A/O生物池管道内水流速，m/s。2A/O生物池至二沉池配水井管道水头损失22v0.922hil0.002921（1.01.050.60.07）0.22m2222g2g2式中Δh2——A/O生物池至二沉池配水井管道水头损失，m；i2——水力坡度，‰；l2——管线长度，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，进口取1.0，90°弯头取0.6，闸阀取0.007；兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第55页共78页2v2——A/O生物池至二沉池配水井管道内水流速，m/s。二沉池配水井至二沉池管道水头损失22v0.943hil0.0056815（1.01.020.60.08）0.28m3332g2g式中Δh3——二沉池配水井至二沉池管道水头损失，m；i3——水力坡度，‰；l3——管线长度，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，进口取1.0，60°弯头取0.6，闸阀取0.007；v3——二沉池配水井至二沉池管道内水流速，m/s。8.1.3废水处理构筑物水面高程2考虑到方便施工，将A/O生物池的水面标高定为60.800m，废水由UASB反2应器自由跌落到A/O生物池。一级提升泵站将废水由粗格栅提升到细格栅，提升水头为6.4m。二级提升泵站将废水由调节池提升到UASB反应器，提升水头为4.95m。废水处理构筑物水面高程如表14所示。表14废水处理构筑物及管道水面标高计算表进口水面出口水面构筑物水面地面标高序号管渠及构筑物名称标高（m）标高（m）标高（m）（m）1进水管56.00057.3002粗格栅56.00055.70055.85057.3003一级提升泵站集水坑55.70057.300一级提升泵站455.70062.10057.300至细格栅5细格栅62.10061.50061.80057.3006调节池61.50061.15061.20057.3007二级提升泵站集水坑61.15057.300二级提升泵站861.15066.10057.300至UASB反应器9UASB反应器66.10065.80066.10057.300UASB反应器10265.80060.90057.300至A/O生物池211A/O生物池60.90060.50060.80057.3002A/O生物池至1260.50060.28057.300二沉池配水井13二沉池配水井60.28059.98060.13057.300二沉池配水井1459.98059.70057.300至二沉池15二沉池59.70059.30059.65057.300二沉池出水水面标高为59.300m，高出地面2.00m，故高于市政污水管网水面标高，处理后的废水可以较容易地自行流入市政污水管网。8.2污泥处理高程布置兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第56页共78页8.2.1污泥管道水力计算二沉池至污泥泵房管道沿程水头损失L1v11.85150.61.85h2.49（）（）2.49（）（）0.03mf11.171.17DC0.2811H式中hf1——二沉池至污泥泵房管道沿程水头损失，m；L1——管道长度，m；D1——管道直径，m；CH——污泥浓度系数，查表可知污泥含水率为99%时为81；v1——二沉池至污泥泵房管道内污泥流速。二沉池至污泥泵房管道局部水头损失22v0.601h（1.01.020.60.08）0.05mi12g2g式中hi1——二沉池至污泥泵房管道局部水头损失，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，进口取1.0，60°弯头取0.6，闸阀取0.08。二沉池至污泥泵房管道总水头损失hhh0.030.050.08m1f1i1式中Δh1——二沉池至污泥泵房管道总水头损失，m。UASB反应器至缓冲池管道沿程水头损失L2v21.85770.261.85h2.49（）（）2.49（）（）0.03mf21.171.17DC0.2812H式中hf2——UASB反应器至缓冲池管道沿程水头损失，m；L2——管道长度，m；D2——管道直径，m；CH——污泥浓度系数，查表可知污泥含水率为99%时为81；v2——UASB反应器至缓冲池管道内污泥流速。UASB反应器至缓冲池管道局部水头损失22v0.262h（1.01.040.60.063.0）0.03mi22g2g式中hi2——UASB反应器至缓冲池管道局部水头损失，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，进口取1.0，90°弯头取0.6，闸阀取0.06，三通取3.0。UASB反应器至缓冲池管道总水头损失hhh0.030.030.06m2f2i2式中Δh2——UASB反应器至缓冲池管道总水头损失，m。缓冲池至污泥脱水机房管道沿程水头损失L3v31.85100.271.85h2.49（）（）2.49（）（）0.02mf31.171.17DC0.1713H兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第57页共78页式中hf3——缓冲池至污泥脱水机房管道沿程水头损失，m；L3——管道长度，m；D3——管道直径，m；CH——污泥浓度系数，查表可知污泥含水率为97%时为71；v3——缓冲池至污泥脱水机房管道内污泥流速。缓冲池至污泥脱水机房管道局部水头损失22v0.273h（1.01.00.3）0.01mi32g2g式中hi3——缓冲池至污泥脱水机房管道局部水头损失，m；Σξ——管线上局部阻力系数之和，出口取1.0，进口取1.0，蝶阀取0.3。缓冲池至污泥脱水机房管道总水头损失hhh0.020.010.03m3f3i3式中Δh3——缓冲池至污泥脱水机房管道总水头损失，m。8.2.2污泥处理构筑物泥面高程污泥泵房内的剩余污泥泵将污泥提升至污泥缓冲池，提升水头为0.53m。污泥处理构筑物泥面高程如表15所示。表15污泥处理构筑物及管道泥面标高计算表上游泥面下游泥面构筑污泥面地面标高序号管渠及构筑物名称标高（m）标高（m）标高（m）（m）1二沉池59.35057.3002二沉池至污泥泵房59.35059.27057.3003污泥泵房集泥坑59.27057.3004污泥泵房至污泥缓冲池59.27059.80057.3005UASB反应器至污泥缓冲池66.10059.80057.3006污泥缓冲池59.80057.300污泥缓冲池至759.50057.50057.300污泥脱水机房8污泥脱水机房57.50057.300UASB反应器至污泥缓冲池的泥面高差为6.3m，而水头损失只有0.06m，故污泥完全可以由UASB反应器自由跌落到污泥缓冲池。污泥缓冲池至污泥脱水机房污泥泵吸泥管管轴的泥面高差为2.0m，而水头损失也只有0.03m，故污泥可以由污泥缓冲池进入污泥脱水机房污泥泵吸泥管。9工程投资9.1第一部分费用第一部分费用包括建筑工程费；设备、器材、工具等购置费；安装工程费。可查有关排水工程投资估算、概算指标确定。9.1.1构（建）筑物工程造价32处理构筑物工程造价以每400元/m有效池容计，建筑物以每800元/m计，兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第58页共78页则各单体构（建）筑物的工程造价如表16所示。表16单体构（建）筑物工程造价有效池容（面积）序号构（建）筑物名称32造价（万元）[m（m）]1粗格栅52.842.122一级提升泵站52.362.093细格栅108.844.364调节池1123.6244.945二级提升泵站56.002.246UASB反应器2097.283.8927A/O生物池168067.28污泥泵站412.816.519二沉池配水井115.24.6110二沉池966.7338.6711污泥缓冲池75.23.0112水封罐80.3213燃烧器287.511.514鼓风机房108.298.6615污泥脱水机房29423.5216配电房28022.417锅炉房1209.618综合楼9007219浴室14411.5220机修间、仓库14411.5221门卫房161.2822合计441.969.1.2设备投资所需安装的各类设备如表17所示表17设备统计表单价总价工段设备名称规格数量（万元）（万元）W=500mm旋转式粗格栅b=20mm2.525粗格栅N=0.75kWD=260mm螺旋输送机4.214.2N=2.2kWD=400×300mm一级提升泵站方形闸门0.4541.8H=1810mm3Q=100m/h潜水泵H=10m2.148.4N=5kWT=1t手电两用启闭机0.4541.8N=0.6kW兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第59页共78页T=1t电动单梁起重机1.011N=2kWW=700mm旋转式细格栅b=3mm3.827.6N=0.75kWD=260mm细格栅螺旋输送机4.214.2N=2.2kWD=200mm螺旋压榨机3.513.5N=1.5kW叠梁闸D=400×1550mm0.843.2D=800×800mm方形闸门0.7532.25H=4300mm调节池潜水搅拌器N=4.0kW2.8616.8T=2t手电两用启闭机0.4531.35N=1.1kW3Q=100m/h潜水泵H=7.0m1.835.4二级提升泵站N=4kWT=1t电动单梁起重机1.011.0N=2kWD=500×500mm方形闸门0.5521.1H=3600mm潜水推进器N=7.5kW4.8419.2Q=23L/s回流泵H=0.5m1.345.2N=2kWT=1t电动单梁起重机1.022N=2kW23A/O生物池Q=24.1m/min鼓风机P=49.0kPa4.6N=28.5kW（成套313.8消音器DN150设备）自动卸荷启动阀DN1503Q=3163m/h轴流风机0.180.8N=0.12kWT=1.6t电动单梁起重机1.011.0N=3.9kWV=1.0～3.0m/min二沉池刮泥机13.5227N=1.1kW3Q=140m/h污泥泵房潜水污泥泵H=7.0m2.124.2N=5.5kW3潜水污泥泵Q=70m/h1.534.5H=7.0m兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第60页共78页N=3kWD=1000×1000mm方形闸门0.8810.88H=4500mmT=2t手电两用启闭机0.4510.45N=1.1kWT=1t电动单梁起重机1.011N=2kW污泥缓冲池潜水搅拌器N=7.5kW4.814.8b=1000mm浓缩压滤一体机2N=1.3kWQ=36L/min空气压缩机P=0.7MPa2N=0.37kW絮凝剂制备系统Q=1000L/h13Q=8.5m/h污泥泵P=0.2MPa2N=2.2kW375Q=10.8m/h（成套75反冲洗泵P=60m2设备）N=7.5kW污泥脱水机房L=9.5m水平螺旋输送机1N=3kWL=7m倾斜螺旋输送机1N=2.2kW管道式过滤器DN502Q=1200L/h加药泵P=0.2MPa2N=2.2kWT=5t电动单梁起重机1.511.5N=6.2kW3Q=3163m/h轴流风机0.160.6N=0.12kW合计228.139.1.3设备安装费用设备安装费用以设备投资的5%计，则设备安装费用E228.135%11.4万元3式中E3——设备安装费用，万元。9.2第二部分费用第二部分费用包括建设单位管理费、征地拆迁费、工程监理费、供电费、设计费、招标管理费。根据有关资料统计，按第一部分的50%计，则第二部分费用E（441.96228.1311.4）50%340.75万元4兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第61页共78页式中E4——第二部分费用，万元。9.3第三部分费用第三部分费用包括工程预备费、价格因素预备费、建设期贷款利息、铺底流动资金。9.3.1工程预备费工程预备费按第一部分费用的10%计算，则工程预备费E（441.96228.1311.4）10%68.15万元5式中E5——工程预备费，万元。9.3.2价格因素预备费价格因素预备费按第一部分费用的5%计算，则价格因素预备费E（441.96228.1311.4）5%34.08万元6式中E6——价格因素预备费，万元。9.3.3建设期贷款利息、铺底流动资金建设期贷款利息、铺底流动资金按第一部分费用的20%计算，则建设期贷款利息、铺底流动资金E（441.96228.1311.4）20%136.30万元7式中E7——建设期贷款利息、铺底流动资金，万元。9.4工程总投资工程总投资为各类投资及资金之和，则工程总投资EEEEEEEE1234567441.96228.1311.4340.7568.1534.08136.301260.77万元式中E——工程总投资，万元；E1——单项构（建）筑物造价，万元；E2——设备投资，万元。10运行成本及效益10.1运行成本组成污水处理厂成本通常包括电费、工资福利费、药剂费、折旧费、检修维修费、行政管理费以及污泥综合利用收入等各项费用。10.2供电电源及负荷等级根据厂区现状供电条件成双回路供电。10.3用电负荷用电负荷如表18所示。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第62页共78页表18用电负荷计算表装机容量每日用电量工段设备名称数量使用情况（kW）（kW·h）1用1备旋转式粗格栅22×0.7518粗格栅连续运行螺旋输送机12.2连续运行52.83用1备一级提升泵站潜水泵44×5360连续运行1用1备旋转式细格栅22×0.7518连续运行细格栅螺旋输送机12.2连续运行52.8螺旋压榨机11.5连续运行36全部使用调节池潜水搅拌器66×4576连续运行2用1备二级提升泵站潜水泵33×4192连续运行全部使用潜水推进器44×7.5720连续运行2用2备回流泵44×2962连续运行A/O生物池2用1备鼓风机33×28.51368连续运行全部使用轴流风机87×0.1220.16连续运行全部使用二沉池刮泥机22×1.152.8连续运行1用1备潜水污泥泵22×5.55.5每日使用1h污泥泵房2用1备潜水污泥泵33×3144连续运行污泥缓冲池潜水搅拌器17.5每日使用6h451用1备污泥脱水机房浓缩压滤一体机22×1.37.8每日使用6h1用1备空气压缩机22×0.372.22每日使用6h1用1备污泥泵22×2.213.2每日使用6h1用1备反冲洗泵22×7.545每日使用6h水平螺旋输送机13每日使用6h18倾斜螺旋输送机12.2每日使用6h13.2全部使用轴流风机66×0.1217.28连续运行兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第63页共78页1用1备加药泵22×2.213.2每日使用6h合计3886.9610.4运行成本10.4.1动力费电费单价以0.4元/（kW·h）计，用电效率为75%，1年以365天计，则每年动力费用3886.96365E189.16万元10.75式中E1——每年动力费用，万元。10.4.2药剂费以聚丙烯酰胺作为絮凝剂，每天用药量为5.76kg，每吨1800元，则每年药剂费用5.76365E18000.38万元21000式中E2——每年药剂费用，万元。10.4.3工资福利费每人每年工资福利费以20000元计，该废水处理厂共12人，则每年工资福利费用E200001428万元3式中E3——每年工资福利费用，万元。10.4.4折旧提成费综合折旧提成率以总投资的4.6%计，则每年折旧提成费用E0.841260.774.6%48.72万元4式中E4——每年折旧提成费用，万元。10.4.5大修维护基金提成大修维护基金提成率以总投资的2.4%计，则每年大修维护基金E0.841260.772.4%25.42万元5式中E5——每年大修维护基金，万元。10.4.6日常修理维护费日常修理维护费率以总投资的1%计，则每年日常修理维护费用E0.841260.771%10.59万元6式中E6——每年日常修理维护费用，万元。10.4.7管理费销售费和其它费用管理费销售费和其它费率以前面各项费用的15%计，则每年管理费销售费和其它费用E（189.160.382848.7225.4210.59）15%45.34万元7式中E7——每年管理费销售费和其它费用，万元。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第64页共78页10.4.8综合成本综合成本为以上各项费用之和，则综合成本EEEEEEEE1234567189.160.382848.7225.4210.5945.34347.61万元式中E——综合成本，万元。年处理总水量3Q4000365146万m3式中ΣQ——年处理总水量，万m。单位处理成本E347.613e2.38元/mQ1463式中e——单位处理成本，元/m。3通过上述测算表明，本污水处理工程4000m/d规模污水的单位直接处理成3本为2.38元/m，相对于较高的进水浓度而言，处理费用相对较低。11工程运行与管理11.1人员配置根据岗位要求，废水处理站人员分为直接生产人员、辅助生产人员、管理人员及其他。参照建设部污水处理站设计规范中规定的岗位配置，同时结合公司的自动化程度，各类人员分配如表19所示。表19岗位人员配置人数序号岗位分类岗位总人数班数人数1中控室3262直接生产人员化验室2123污泥脱水机房2124锅炉房212辅助生产人员5机电维修1116技术管理11（兼）管理人员17站长11（兼）8合计1411.2系统调试（1）采用市政污水处理厂的消化污泥，同时接种部分颗粒污泥，接种污泥3投加量为40～60kgTSS/m。（2）开始启动时采用较低污泥负荷，当COD去除率达到80%左右时，才能逐渐增加有机物负荷。（3）从污泥床流出的污泥一般不需要回流，使较轻的污泥流出，较重的污兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第65页共78页泥在床内积累，并促进其进行颗粒化。（4）乙酸浓度控制在1000mg/L以下。11.3主要管理设施本工程主要的管理设施包括：（1）本工程主体构(建)筑物。（2）本工程中的各配电线路及机电设备。11.4运行技术管理本工程主要技术管理包括：（1）定时巡视生产现场，发现问题及时处理并做好记录。（2）根据进水水质、水量变化，及时调整运行条件。做好日常水质化验、分析，保存记录完整的各项资料。（3）及时清理栅渣和运送污泥，减小对环境的影响。（4）建立处理构筑物和设备、设施的维护保养工作及维护记录的存档。11.5检修与维护（1）维护和检修内容：各构(建)筑物、机电设备以及其它生产管理设施等。（2）维护期限：各机电设备根据其使用操作说明书及维修手册的规定，定期进行维护。所有生产管理设施需每年普查，进行维护和检修工作。12设计图纸设计图纸见具体工艺图，图纸目录如表20所示。表20图纸目录序号图纸名称图号图幅折合A21图纸总目录00A40.252工艺流程图01A30.53总平面布置图02A044管线平面布置图03A045高程布置图04A046粗格栅及一级提升泵站工艺图05A217细格栅、调节池及二级提升泵站工艺图06A128UASB反应器工艺图07A129A/A/O生物池工艺图08A0410鼓风机房工艺图09A2111二沉池工艺图10A1212污泥泵房及二沉池配水井工艺图11A0413污泥缓冲池工艺图12A1214污泥脱水机房工艺图13A1215三相分离器大样图14A40.2516合计1533兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第66页共78页13毕业设计总结经过一个学期的努力，终于完成了此次毕业设计。毕业设计是一次综合运用大学四年中所学的理论知识和技能的训练，通过此次毕业设计，进一步提高了分析问题和解决问题的能力，学会阅读参考资料、文献，收集运用设计资料的方法以及如何使用规范、手册、产品目录，选用标准图集的技能，从而提高设计计算及绘图的能力。更加系统的掌握了四年来所学到的专业知识，在做毕业设计的过程中，通过反复的查找资料、设计规范，不断地发现并改正设计过程中的错误，对涉及到的专业知识掌握得更牢固，运用得更熟练。通过本次毕业设计，基本能够熟悉工业废水处理厂设计的基本步骤，掌握设计的内容和设计方法以及表达手法，做到设计应结合所给条件和布置要求，设计方案合理。毕业设计就是要以实践的方式去巩固四年来课本上所学习的理论知识，将所学到的理论知识与实际结合并且运用到实际之中，同时培养了解决实际问题的能力，通过大量的计算，培养了严格认真的科学态度，踏实的工作作风和吃苦耐劳的工作精神，在设计过程中也培养独立进行方案创作的能力和表达能力。如果仅仅学习书本上的理论知识而不进行实践，那么书本上的知识永远不会被吸收转化为自己所掌握的知识，毕竟“纸上得到终觉浅，欲知此事须躬行”。在设计过程中不断地发现了自己专业知识的不足与欠缺，由于没见过实物造成理解上的一些误解以及不够细心所造成的种种错误，通过不断地解决这些问题，改正这些错误，克服种种困难，才能将自己的专业知识进一步升华，从而得到提高，得到进步，为以后的学习及工作打下良好的基础。但是，虽然经过各位老师及工程师的精心讲解一些水处理构筑物的内部结构和仔细的查阅资料，但是对一些内部结构还是不太了解，特别是对构筑物的安装尺寸，往往考虑的不周全，在以后学习工作过程中对于所有这些我还不太清楚的方面一定会努力学习、虚心请教。14参考文献1.张自杰主编，《排水工程（下册）》（第四版），北京：中国建筑工业出版社，20002.李圭白、张杰主编，《水质工程学》，北京：中国建筑工业出版社，20053.北京市政工程设计研究院主编，《给水排水设计手册（第1册常用资料）》，北京：中国建筑工业出版社，20044．西南市政工程设计研究院主编，《给水排水设计手册（第5册城镇排水）》，北京：中国建筑工业出版社，20045.上海市政工程设计研究院主编，《给水排水设计手册（第9册专用机械）》，北京：中国建筑工业出版社，20046．西北市政工程设计研究院主编，《给水排水设计手册（第11册常用设备）》，北京：中国建筑工业出版社，20027.韩洪军、杜茂安主编，《水处理工程设计计算》，北京：中国建筑工业出版兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第67页共78页社，20068.北京水环境技术与设备研究中心、北京市环境保护科学研究院、国家城市环境污染控制工程技术研究中心主编，《三废处理工程技术手册（废水卷）》,北京：化学工业出版社，20009.《室外排水设计规范》（GB50014—2006）10．《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）15外文翻译15.1外文原文WastewaterBiologicalTreatmentProcessesTheobjectiveofwastewatertreatmentistoreducetheconcentrationsofspecificpollutantstothelevelatwhichthedischargeoftheeffluentwillnotadverselyaffecttheenvironmentorposeahealthtreat.Moreover,reductionoftheseconstituentsneedonlybetosomerequiredlevel.Foranygivenwastewaterinaspecificlocation,thedegreeandtypeoftreatmentarevariablesthatrequireengineeringdecisions.Oftenthedegreeoftreatmentdependsontheassimilativecapacityofthereceivingwater.DOsagcurvescanindicatehowmuchBODmustberemovedfromwastewatersothattheDOofthereceivingwaterisnotdepressedtoofar.TheamountofBODthatmustberemovedisaneffluentstandardanddictatesinlargepartthetypeofwastewatertreatmentrequired.Tofacilitatethediscussionofwastewater,assumea“typicalwastewater”andassumefurtherthattheeffluentfromthiswastewatertreatmentmustmeetthefollowingeffluentstandards:BOD≤15mg/LSS≤15mg/LP≤1mg/LAdditionaleffluentstandardscouldhavebeenestablished,butforillustrativepurposesweconsideronlythesethree.Thetreatmentsystemselectedtoachievetheseeffluentstandardsincludes1.Primarytreatment:physicalprocessesthatnonhomogenizablesolidsandhomogenizetheremainingeffluent.2.Secondarytreatment:biologicalprocessthatremovedmostofthebiochemicaldemandforoxygen.3.Tertiarytreatment:physical,biological,andchemicalprocessestoremovenutrientslikephosphorusandinorganicpollutants,todeodorizeanddecolorizeeffluentwater,andtocarryoutfurtheroxidation.PrimarytreatmentThemostobjectionableaspectofdischargingrawsewageintowatercoursesisthefloatingmaterial.Thusscreenswerethefirstformofwastewatertreatmentused兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第68页共78页bycommunities,andtheyareusedtodayasthefirststepintreatmentplants.Typicalscreensconsistofaseriesofsteelbarsthatmightbeabout2.5cmapart.Ascreeninamoderntreatmentplantremovesmaterialsthatmightdamageequipmentorhinderfurthertreatment.Insomeoldertreatmentplantsscreensarecleanedbyhand,butmechanicalcleaningequipmentisusedinalmostallnewplants.Thecleaningrakesareactivatedwhenscreensgetsufficientlycloggedtoraisethewaterlevelinfrontofthebars.Inmanyplants,thesecondtreatmentstepisacomminutor,acirculargrinderdesignedtogrindthesolidscomingthroughthescreenintopiecesabout0.3cmorlessindiameter.Thethirdtreatmentstepistheremovalofgritorsandfromthewater.Gritandsandcandamageequipmentlikepumpsandflowmetersandmustberemoved.Themostcommongritchamberisawideplaceinthechannelwheretheflowisslowedenoughtoallowthedensegrittosettleout.Sandisabout2.5timesdenserthanmostorganicsolidsandthussettlesmuchfaster.Theobjectiveofagritchamberistoremovesandgritwithoutremovingorganicmaterial.Organicmaterialmustbetreatedfurtherintheplant,buttheseparatedsandmaybeusedasfillwithoutadditionaltreatment.Mostwastewatertreatmentplantshaveasettlingtankafterthegritchamber,tosettleoutasmuchsolidmaterialaspossible.Accordingly,theretentiontimeislongandturbulenceiskepttoaminimum.Thesolidssettletothebottomofthetankandareremovedthroughapipe,whiletheclarifiedliquidescapesoveraV-notchweirthatdistributestheliquiddischargeequallyallthewayaroundatank.Settlingtanksarealsocalledsedimentationtanksorclarifier.Thesolidsthatdroptothebottomofaprimaryclarifierareremovedasrawsludge.Rawsludgegenerallyhasapowerfullyunpleasantodor,isfullofpathogenicorganisms,andiswet,threecharacteristicsthatmakeitsdisposaldifficult.Itmustbestabilizedtoretardfurtherdecompositionanddewateredforeaseofdisposal.Theobjectiveofprimarytreatmentistheremovalofsolids,althoughsomeBODisremovedasaconsequenceoftheremovalofdecomposablesolids.Asubstantialfractionofthesolidshasbeenremoved,aswellassomeBODandalittleP,asaconsequenceoftheremovalofrawsludge.Afterprimarytreatmentthewastewatermaymoveontosecondarytreatment.SecondaryTreatmentWaterleavingtheprimaryclarifierhasnotlostmuchofthesolidorganicmatterbutstillcontainshigh-energymoleculesthatdecomposebymicrobialaction,creatingBOD.Thedemandforoxygenmustbereduce(energywasted)orelsethedischargemaycreateunacceptableconditioninthereceivingwaters.TheobjectiveofsecondarytreatmentistoremoveBOD,whereastheobjectiveofprimarytreatmentistoremovesolids.Thetricklingfilterconsistsofafilterbedoffist-sizedrocksorcorrugatedplasticblocksoverwhichthewasteistrickled.Thenameissomethingofamisnomersincenofiltrationtakesplace.Averyactivebiologicalgrowthformsontherocks,andthese兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第69页共78页organismsobtaintheirfoodfromthewastestreamdrippingthroughtherockbed.Aireitherisforcedthroughtherocksorcirculatesautomaticallybecauseofthedifferentbetweentheairtemperatureinthebedandambienttemperatures.Tricklingfiltersusearotatingarmthatmovesunderitsownpower,likealawnsprinkler,distributingthewasteevenlyovertheentirebed.Oftentheflowisre-circulatedandahigherdegreeoftreatmentattained.Tricklingfiltrationwasawell-establishedtreatmentsystematthebeginningofthetwentiethcentury.In1914,apilotplantwasbuiltforadifferentsystemthatbubbledairthroughfree-floatingaerobicmicroorganisms,aprocesswhichbecameknownastheactivatedsludgesystem.Theactivatedsludgeprocessdiffersfromtricklingfiltrationinthatthemicroorganismsaresuspendedintheliquid.Anactivatedsludgesystemincludesatankfullofwasteliquidfromtheprimaryclarifierandamassofmicroorganisms.Airbubbledintothisaerationtankprovidesthenecessaryoxygenforsurvivaloftheaerobicorganisms.Themicroorganismscomeincontactwithdissolvedorganicmatterinthewastewater,adsorbthismaterial,andultimatelydecomposetheorganicmaterialtoCO2,H2O,somestablecompounds,andmoremicroorganisms.Whenmostoftheorganicmaterial,thatis,foodforthemicroorganisms,hasbeenusedup,themicroorganismsareseparatedfromtheliquidinasettlingtank,sometimescalledasecondaryorclarifier.Themicroorganismsremaininginthesettlinghavenofoodavailable,becomehungry,andarethusactivated-hencethetermactivatedsludge.Theclarifiedliquidescapesoveraweirandmaybedischargedintothereceivingwater.Thesettlemicroorganisms,nowcalledreturnactivatedsludge,arepumpedbacktotheheadoftheaerationtank,wheretheyfindmorefoodintheorganiccompoundsintheliquidenteringtheaerationtankfromtheprimaryclarifier,andtheprocessstartsoveragain.Activatedsludgetreatmentisacontinuousprocess,withcontinuoussludgepumpingandclean-waterdischarge.Activatedsludgetreatmentproducesmoremicroorganismsthannecessaryandifthemicroorganismsarenotremoved,theirconcentrationwillsoonincreaseandclogthesystemwithsolids.Someofthemicroorganismsmustthereforebewastedandthedisposalofsuchwasteactivatedsludgeisoneofthemostdifficultaspectsofwastewatertreatment.Activatedsludgesystemsaredesignedonthebasisofloading,ortheamountoforganicmatter,orfood,addedrelativetothemicroorganismsavailable.Thefood-to-microorganisms(F/M)ratioisamajordesignparameter.BothFandMaredifficulttomeasureaccurately,butmaybeapproximatedbyinfluentBODandSSintheaerationtank,respectively.Thecombinationofliquidandmicroorganismsundergoingaerationisknownasmixedliquor,andtheSSintheaerationtankaremixedliquidsuspendedsolids(MLSS).TheratioofinfluentBODtoMLSS,theF/Mratio,istheloadingonthesystem,calculatedaspounds(orkg)ofBODperdaypoundorkgofMLSS.RelativelysmallF/Morlittlefoodformanymicroorganisms,andalongaerationperiod(longretentiontimeinthetank)resultinahighdegreeoftreatmentbecausethemicroorganismscanmakemaximumuseofavailablefood.Systemswiththese兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第70页共78页featuresarecalledextendedaerationsystemsandarewidelyusedtotreatisolatedwastewatersource,likesmalldevelopmentsorresorthotels.Extendedaerationsystemscreatelittleexcessbiomassandlittleexcessactivatedsludgetodisposeof.Thesuccessoftheactivatedsludgesystemalsodependsontheseparationofthemicroorganismsinthefinalclarifier.Whenthemicroorganismsdonotsettleoutasanticipated,thesludgeissaidtobeabulkingsludge.Bulkingisoftencharacterizedbyabiomasscomposedalmosttotallyoffilamentousorganismsthatformakindoflatticestructurewithinthesludgefloeswhichpreventssettling.Atrendtowardpoorsettlingmaybetheforerunnerofabadlyupsetandineffectivesystem.Thesettleabilityofactivatedsludgeismostoftendescribedbythesludgevolumeindex(SVI),whichisreasonedbyallowingthesludgetosettleforminutesina1-Lcylinder.IftheSVIis100orlower,thesludgesolidssettlerapidlyandthesludgereturnedtothefinalclarifiercanbeexpectedatahighsolidsconcentration.SVIisabout200,however,indicatebulkingsludgeandcanleadtopoortreatment.TertiaryTreatmentTheeffluentfromsecondarytreatmentmeetsthepreviouslyestablishedeffluentstandardsforBODandSS.Onlyphosphoruscontentremainshigh.Theremovalofinorganiccompounds,includinginorganicphosphorusandnitrogencompounds,requiresadvancedortertiarywastewatertreatment.Primaryandsecondary(biological)treatmentsareapartofconventionalwastewatertreatmentplants.However,secondarytreatmentplanteffluentsarestillsignificantlypolluted.SomeBODandsuspendedsolidsremain,andneitherprimarynorsecondarytreatmentiseffectiveinremovingphosphorusandothernutrientsortoxicsubstances.ApopularadvancedtreatmentforBODremovalisthepolishingpond,oroxidationpond,commonlyalargelagoonintowhichthesecondaryeffluentflows.Suchpondshavealongretentiontime,oftenmeasuredinweeks.BODmayalsoberemovedbyactivatedcarbonadsorption,whichhastheaddedadvantageofremovingsomeisacompletelyenclosedtube,whichdirtywaterispumpedintoatthebottomandclearwaterexitsatthetop.Microscopiccrevicesinthecarboncatchandholdcolloidalandsmallerparticles.Asthecarboncolumnbecomessaturated,thepollutantsmustberemovedfromthecarbonandthecarbonreactivated,usuallybyheatingitintheabsenceofoxygen.Reactivatedorregeneratedcarbonissomewhatlessefficientthanusingvirgincarbon,someofwhichmustalwaysbeaddedtoensureeffectiveperformance.ModificationtoExistingProcessesBio-towerThedevelopmentofplasticmediaasthepackingfortricklingfilterhasbeenfollowedbythedevelopmentoftalltowerfilterswithouttheneedforsupport.Thesetowerbioreactors,becauseofthesetheirhighsurfacearea,canhandleahighBODloading,andinsomecasesforcedairhasbeensuppliedtothebaseofthetowertoincreasetherateofdegradation.ThetowerareusedmainlytoreduceBODin兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第71页共78页high-strengthwastesandoftenaddedtoaconventionalsystemaheadoftheaerationtanktosmoothoutvariationsinBODandtoincreaseplantcapacity.RotatingBiologicalContactorTheavailabilityofplasticmediahasalsoseenanotherdevelopment——therotatingbiologicalcontactor.Hereadrumofhoneycombplasticorcloselyspaceddiscsisslowlyrotated(1-2r/min)withthebase(40percent)ofthedruminthesettledsewageorwastewater.Atypicalunitmaybe5-8minlengthand2-3mindiameterandseparatedintoaseriesofchambers.Thechambershelptomaintainaformofplugflow.Aerationoccursasthedrumrotatesfreeoftheliquid.Thelargeareaandgoodaerationmeansthattherotatingcontactorcanhandleawiderangeofflows,needsonlyshortcontacttimesandhas4-5timesthecapacityofaconventionalfilter,andnorecycleisrequired.Thedisadvantagesoftherotatingbiologicalcontactorarethefacttheincoldclimatesthesystemneedscovering,aswellascostofrunningthemotorandofmaintenance.FluidizedBedOnemethodofincreasetheareaofthesupportinabiofilmreactoristousesmallerandrobustbiofilmsupportssuchassand.However,sandcoatedwithbiofilminareactorwouldsoonclogandtrapparticlesandbecomeanaerobic.Toovercomethisproblemthebedofsandcanbefluidizedbytheupwardflowofliquid.Thearea2323forbiomasssupportis3300m/mcomparedwith150m/mforroundedgravelwhichsupportsanMLSSof40000mg/L,comparedwith1500-3500mg/Lforactivatedsludge.Thehighbiomassclearlyhasaconsiderableoxygendemandwhichissuppliedbyinjectionintothesettledsewageofpureoxygenpriortoenteringthefluidizedbed.Thebiomassbuild-uponthesandparticlescanbecontrolledascoatedsandcanbeextracted,thebiomassremovedfromthesandinacycloneandthecleanedsandreturnedtothevessel.Thistypeofsystemhasprovedparticularlyusefulfortreatinghigh-strengthwastes,especiallythosefromindustrialsources.Thefluidizedbedsoperatewithshortretentiontimesofaround20minutesbutthesystemisexpensivetooperateduetotheuseofoxygenandthecostsofpumping.Analternativetotheuseoffluidizedbedsistheairliftbioreactorwherethebiomassformsasabiofilmonsmallparticlesabout0.3mmindiameter.Thebedisfluidizedbytheintroductionofairatthebaseofthevesselwhichalsosuppliesoxygen.Theadvantageofsuchasystemisthatahigherbiomasscoatstheparticlesduetothebetteroxygensupply,whichmeansthatwiththesameconcentrationoforganicwastethereisalowergrowthratethereforelesssludgegenerated.DeepShaftProcessThedeepshaftprocesswasadevelopmentfromICI’ssinglecellproteinworkandwasbasedontheairliftdesignofbioreactor.Theairliftdesignoperatesbyintroducingairatthebottomofthevessel.Theintroducedairwillreducetheoveralldensityoftheliquidandtheairbubbleswillrise;thesefactorscombinetocauseaflowofwaterupwards.Ifthisupwardflowisseparatedfromtherestofthevesselbyapartition(drafttube),acirculatinglowwillbegeneratedsothatbothmixingandaerationcanbeachievedbyspargingair.Theairliftbioreactorisnormallyaverytallnarrowvesselsothatwithaheightof100mormoreapressureofabout10兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第72页共78页atmosphereswillbefoundatthebase.Thehighpressurewillforcemoreoxygenintosolution,improvingaerationconsiderably.Inpracticethedeepshaftbioreactorissunkinthegroundeitherasconcentricpipesordividedverticallyand,becauseofitsincreasedaeration,oftenhastobeinstalledtotreathighBODindustrialwastes.Onceaflowhasbeenstarted,aircanalsobeinjectedintothedowncomertobecarrieddownwardstothebaseofthevessel.AdeepshaftprocesshasbeeninstalledatMarlowFood’ssinglecellproteinplant(Quorn)totreatthewastefromthecultivationprocess,andothershavebeeninstalledworldwide.ThesystemhastheadvantagethatitrequiresonlyasmallspacecomparedwithconventionalsystemandduetothehighaerationratewilldealwithhighBODwastescontaining3-6kg3BOD/m·dwitha90percenttreatmentrate.Thisrateisintermediatebetweenthehighrateandthatofconventionalsewagetreatment,buttheprocessproduceslesssludge.AdditionofPureOxygenTheaerationoftheactivatedsludgecanbeimprovedbytheadditionofpureoxygentoaclosedsystemortoopentanks.Theclosedsystemhastheadvantagethattheoxygenisnotlosttotheatmosphere,butthepresenceofahighoxygenconcentrationdoseconstituteanexplosivehazardrequiringstrictsafetyprecautions.ThehighaerationalsocausesanaccumulationofcarbondioxidewhichcanreducethepHandthusreducenitrification.AsystemlikethiswasmarketedintheUKastheUnoxsystem.Thetanksaredividedintoaseriesofcompartmentseachofwhichismixedbyasurfaceaerator.Thistypeofsystemcanbeusedtosustainahigherbiomass(increasedMLSS),withlowersludgeproductionanddoubletheloadingrate.CaptorProcessInordertomaintainahighbiomassatthestartoftheplugflowprocessofwastetreatmentbyactivatedsludge,amodificationhasbeenused.Heretheactivatedsludgebiomasswasimmobilizedinreticulatedplasticpadsmeasuring25mm×25mm×12mm,ofasimilarnaturetowashing-uppads.Theactivatedsludgemicroorganismswhichformaggregatesreadilycolonisethesepads.Thepadsareretainedintheearlypartoftheaerationtankbyscreensandhavebeenshowntogivehigherbiomasslevelsof6-8g/L.Tomaintainanactivebiomasssomeofthepadsarestrippedofexcessbiomassbyasystemwhichremovesthepads,squeezesoutthesludgeandreturnstheemptypadstothetank.MembraneBioreactorThedevelopmentofultrafiltrationandmicrofiltrationmembranesforbiologicalseparationshasallowedthistechnologytobeappliedtowastewatertreatment.Themembraneallowsthepassageofsmallmoleculeswhileretainingthemicroorganismsmakingupactivatedsludge(BrindleandStephenson,1996).Amembranebioreactorwasfirstusedtotreatlandfillleachates,butsincethattimethreetypesofmembranesystemshavebeendeveloped:solid/liquidseparation,thegaspermeablesystemandtheextractiveprocess.Membranebioreactorhavebeenusedinbothaerobicandanaerobicmodeswherethehighbiomassretainedgivesarapidbreakdownoftheorganiccompounds,enableshighloadstobehandleand,asthesolidsareretained,renderstheHRT兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第73页共78页independentofthesolids.Becauseofthehighinthesystem,membranebioreactorrequiresagoodsupplyofoxygen,butalowsubstratetobiomassratioreducestheamountsofthesludgeformed.Apartfrommanyexperimentalsystems,over20full-scalemembranebioreactorunitshavebeeninstalledintheNetherlandsandGermany.Asthemembranewillallowgasestopassthroughwhileretainingthebiomass,thesebioreactorscanprovidebubble-freeaerationwithahighsurfaceareaforoxygentransfer.Themembranealsoprovidesasupportforbiofilmformation.Intheextractiveprocessthemembraneallowschemicalpollutantstopassthroughintothebiomasswheretheycanbedegraded.Themembranesystemcanalsoseparatethebiomassfromabiologicallyhostilewastestreamandthistypeofsystemhasbeentestedwithpollutantssuchasnitrobenzene,benzeneanddichloroanilinewithover99percentremoval.Membranebioreactoraremoreexpensivethanconventionalactivatedsludgeandtricklingfilterprocessesbuthavetheadvantagethatlesssludgeisgenerated,theyhaveahighCODremovalandgoodoxygensupplyandappeartobesuitableforsmallplantsandwherehigh-qualityeffluentisrequired.15.2中文译文污水生物处理工艺污水处理的目标是减少具体的污染物浓度在哪一级的污水对环境产生的不利影响以及对健康构成的威胁。再者，只能将这些污染物降低到一个允许的程度。对于任何一个特定的地区，污水处理的程度和类型要由具体的工程情况而定。通常处理的程度要由接受这些处理过的污水的水体的容量而定。DO曲线的下降程度表明水体中有多少BOD需要去除从而使DO曲线的下降不再那么明显。BOD去除率的大小由污水处理工程的类型和水质标准而定。为了更好的讨论污水，定义了一个典型污水的概念，经处理过的污水要达到以下的水质标准：BOD≤15mg/LSS≤15mg/LP≤1mg/L更多的水质标准将会被确定，但是我们能想到的污水处理的目的只有三点，并且处理工艺的选择也围绕着这些水质标准1.初级处理：这是一个物理过程，将无机颗粒从污水中去除，而有机物质仍然留在污水中。2.二级处理：这是一个生物净化过程，通过生化反应将污水中的大部分物质去除，并且需要供应氧气。3.三级处理：物理、化学、生物的综合过程，去除如磷和一些无机的营养物质，消除臭味并使污水脱色，或者使污水进一步氧化。初级处理在河道排放未经处理的污水最大的问题是水中的漂浮物。格栅是污水处理的第一道工艺，并且在今天的污水处理项目中仍然使用它作为污水处理的第一步。典型的格栅由一系列间隔2.5cm的钢条组成。格栅的功能是去除污水中可能会对后续的污水处理设备造成损坏的物质。在一些老的污水处理项目中，栅渣是靠人兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第74页共78页工去除的，在今天的所有污水处理项目中使用的都是机械去除栅渣的格栅。当栅渣积累到一定量时，格栅上的耙齿在格栅的钢条前运动将栅渣带离水面以上。在许多项目中，第二步处理是造粒，通过磨床将栅渣磨成直径为0.3cm或更小的颗粒。第三步是去除水中的砂粒。砂粒可以损坏像泵和流量计之类的设备所以必须除去。最普通的沉砂池是一条比较宽的通道使水流以足够慢的速度在其中通过。砂粒的密度大概是其它有机颗粒的2.5倍，所以它具有更快的沉速。沉砂池的作用是使无机的砂粒沉淀，而不是去除有机颗粒。有机物质会在后续处理工艺中被去除，但分离出来的砂粒可作为填充物并且不需要额外的处理。大多数污水处理项目在沉砂池后面设有初沉池，尽可能的沉淀颗粒物质。所以污水在池中的沉淀时间要足够长，并且水流要平稳，尽可能减少紊流。沉淀在池底部的污泥通过排泥管去除，上层的清水通过三角堰从沉淀池周围的出水槽溢出。沉淀池也通常被称为澄清池。经过初级处理沉淀在池底部的污泥被称为生污泥。生污泥具有强烈的不好闻的气味，足以引起有机体产生疾病，而且含水率高，这三个特点使其难以处理。只能等到进一步降解使其稳定并且脱水后才较容易处理。通过对生污泥的处理，可以去除大部分固体物质，一些BOD和少量的磷。经过初级处理后，污水将要进行二级处理。二级处理污水经过初级处理后，水中大量的有机物并未被去除，仍然含有可以被生物降解的高能量分子，产生BOD。如果排放到水体中消耗氧气会使水中的溶解氧降低或给接受水体造成不好的影响。二级处理的目的是降低BOD，正如初级处理是以去除无机颗粒为目的。生物滤池由填充着拳头大小的石块或塑料块的滤床组成。这个名称其实使用不当，因为并没有过滤发生。一些活性生物将在石块表面形成，这些微生物从流过滤床的污水中获得食物来源。空气要么强行通过滤床，要么在由于滤床与环境温度不同的条件下自由流动，滤床在消耗动力的旋转布水器的作用下将污水喷洒在整个床体表面，就向往草坪上洒水一样。水流通常在处理程度要求高的情况下在滤床上反复流动。生物滤床污水处理系统是在20世纪初创立的。1914年，一个为了区别于称之为活性污泥法的气泡通过浮游好氧微生物的系统的试验项目确立。活性污泥法与生物滤床最大的区别在于微生物是悬浮在液体中的。活性污泥法系统就是一个含有从初级处理流过来的污水和大量微生物的池子。进入曝气池的气泡为池中的好氧微生物提供必要的氧气。微生物吸附污水中的有机物质，并且吸收这些物质，最终将这些有机物降解成二氧化碳、水和其它的稳定化合物，并且得到自身的繁殖。当作为微生物食物的大量有机物被消耗完，微生物将会在沉淀池中与水进行分离，这个沉淀池通常被称作二沉池。沉淀在底部的微生物没有食物继续消耗，会变得饥饿，但是可以激活这些称之为活性污泥的活性。澄清的水由出水堰溢出排入接受水体。这些被称之为活性污泥的沉淀下来的微生物，将被泵送回曝气池前端，它们在那里进入曝气池会从初级处理流过来的污水中获得更多的食物，这一过程也就随之重复。活性污泥法是一个连续进行的工艺，不停的有活性污泥的输入和澄清水的排出。兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第75页共78页活性污泥法的设计是基于负荷、有机物质或食物以及微生物之间的平衡。食物与微生物的比值（F/M）是一个很重要的设计参数。无论是F还是M都是很难测量出其真实值的，但是可从曝气池的BOD和SS知道这一参数的近似值。污水和微生物在曝气池中形成混合液，曝气池中SS和液体混合形成悬浮固体（MLSS）。BOD和MLSS的比值称为系统的负荷，以kgBOD/kgMLSS·d计。如果F/M值小即微生物数量多，食物量少，再加上长时间曝气（增加停留时间）会增大处理程度，因为微生物可以最大程度的分解食物。这种特点的系统被称之为延时曝气系统，并且被用于独立的污水处理项目，如一些小的开发区和旅游地区的酒店。延时曝气系统产生的污泥量少，因此需要处理的污泥量也少。活性污泥的优点在于在最后的沉淀阶段易于泥水分离。如果微生物不像预期的那样沉入池底，则被称之为污泥膨胀。污泥膨胀几乎全是由于丝状细菌使污泥结构松散引起的。污泥量减少的趋势可能就是系统运行效果差的前兆。污泥的沉降效果通常用污泥容积指数（SVI）表示，即经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积。SVI值在100或在100以下，说明污泥的沉降速率较快并且絮凝效果较好。SVI值在200左右，就意味着发生了污泥膨胀从而导致处理效果变差。三级处理经过二级处理排放出的污水满足了BOD和SS值的标准。但磷的含量依然很高。对于一些无机物质的去除，如无机磷、氮氧化合物，就需要经过三级处理。初级处理和二级（生物）处理是传统污水处理项目的一部分。但是，二级处理后还有一些严重的污染物。一些BOD和悬浮固体仍然存在，无论是初级处理还是二级处理都去除不掉磷、其它的营养物质和有毒物质。现在比较流行的去除BOD的方式是氧化塘，即一个比较大的池塘接受从二级处理流出来的污水。污水在这些池塘中的停留时间很长，一般用星期去计算。BOD也可以通过活性炭的吸附去除，它的好处是对污染物的去除在一个完全封闭的管子中进行，脏水从底部用泵打入，清水从上部流出。用显微镜可以观察到活性炭具有很多细小的孔洞和缝隙。当活性炭的颜色变深，就说明污染物质已经被去除并且活性炭需要再生，再生通常是在无氧的条件下加热。再生过的活性炭的功能要比新的活性炭差，因此必须要添加一些新的活性炭以确保其功能的有效性。现有工艺的改进生物塔在没有支撑的需要下，塑料介质作为滤池填充物的发展一直跟随着高塔过滤器的发展。这些塔式生物反应器，由于它们较大的表面空间，可以处理较高的BOD负荷，在一些情况下，大量的空气可以使生物塔的底部的生物退化率增加。生物塔常常用于处理高浓度的废水，也常常添加于传统的活性污泥法前以降低BOD负荷和提高处理能力。生物转盘让我们来看看塑料介质功能的另一种发展——生物转盘。由蜂窝状的塑料或排列得很近的圆盘所组成的鼓筒状的转盘以每分钟1～2转的速度缓慢旋转，转盘底部大约40%的盘体浸泡在废水或污水中。每一个独立的单元大概有5～8m长，兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第76页共78页圆盘的直径大概在2～3m，并且由一系列的小空间分隔开,这些小空间可以帮助储存一些水。空气交换发生在转盘转动离开自由水面,巨大的空间和转盘转动与空气接触提供的良好的气体交换条件使它可以处理范围较广的污水，只需要提供短暂的接触时间和比传统过滤大4～5倍的空间即可，而且没有循环要求。生物转盘的缺点是由于它要与空气相接触，在气候寒冷的地区需要给设备加设保温的构筑物，并且设备运转和保养费用较高。流化床一种增加生物膜反应器支撑的方法是使用更小且更有力的生物膜载体如砂粒。但是，被生物膜包裹的砂粒在反应器中会堵塞下陷以致形成厌氧颗粒,克服这一问题的方法是使砂粒在上升的水流的冲击下形成流化状态。单位体积的圆型2砂粒可以提供150m的表面积，活性污泥法可以吸附1500～3500mg/L的MLSS，2而单位体积的菌胶团可以提供3300m的表面积，能吸附4000mg/L的MLSS。菌胶团较高的净化能力需要提供大量的氧气，纯氧是通过固定在污水中的曝气设备注入到流化床中。砂粒可以被取出并且要控制覆盖在砂粒上的生物量，定期将生物膜从砂粒上洗去，洗净的砂粒重新放入到容器中。这种系统可以处理高浓度废水,特别是工业废水.流化床的运行需要20分钟的停留时间,因为需要使用水泵和提供大量的氧气,所以这种系统的运行成本很高。气升式生物反应器作为流化床的替代，里面生存着直径0.3mm的菌胶团作为生物膜。这种系统通过从底部通入的空气使床体处于流动状态，并且通入的空气可以提供氧气。这种系统的优点是由于通入大量的氧气，使生物膜上的生物量较大，这就意味着处理相同浓度的有机废水生物膜的增长率较低，因此产生的污泥量也较少。深井曝气工艺深井曝气工艺是英国化学公司从单细胞蛋白工业中发展而来的，它基于气升式生物反应器的设计理念。气升式反应器的运行是从容器底部通入空气。通入的空气可以降低液体的密度，气泡也将会随之上升；在这些反应的综合作用下，导致水流向上流动。如果通过容器的一个部分将上升流分开，就会产生低位循环以致于喷射出的空气与混合液混合。气升式生物反应器通常是一个高而狭窄的容器，高度甚至达到100m，所以容器底部就要提供超过10倍大气压的压力。高压使更多的氧气能够在水中溶解，改善溶解氧条件。在实践中深井生物反应器因为它所增加的曝气量，通常被埋在地下，用同心圆管垂直分隔，一般被用来处理高BOD浓度的工业废水。一旦水流开始流动，空气将被向下注入并且被带入容器底部。深井曝气工艺在马洛食品厂被用作处理单细胞蛋白项目的废水，并且在世界范围内广泛使用。这种系统的优点是占地面积比传统的活性污泥法小，因为高曝3气量可以处理3-6kgBOD/m·d的BOD负荷的废水，而且去除率在90%左右。这种去除率处于高效处理系统和传统污水处理系统之间，这种工艺产生的污泥量也较少。纯氧曝气纯氧曝气可以使活性污泥的曝气条件得到很大的改善，这种系统可以采用封闭的池子也可以采用敞开的池子。封闭系统的优点是使氧气尽可能少地泄漏到大气当中，但高浓度的氧气容易引起爆炸，所以需要严加防范。较高的曝气量可以增加二氧化碳的积累量使pH值降低从而影响硝化反应。这种工艺在英国的过氧化聚烯烃类粘合剂工业中使用。它的池子被分隔成一系列的小空间以致于可以与表面空气相接触。这种系统可以维持一个较高的生物量（增加MLSS），并且产生兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第77页共78页的污泥量少，而且还可以处理两倍左右的负荷量。固定床工艺为了使污水处理的初始阶段就维持相对较高的生物量，一种改进后的新工艺正在使用。这种工艺将微生物固定在尺寸为25mm×25mm×12mm的网状塑料片上，微生物在这些塑料片上容易形成菌胶团。这种塑料片在曝气的初期阶段就可以提供6～8g/L的高生物量。为了维持活性生物量，这些塑料片定期要从系统中取出，去除上面的污泥，然后再放回池中。膜式生物反应器随着分离生物而使用的超滤膜和微滤膜的发展，使得这种技术被应用于污水处理。这些膜可以让很小的分子通过而让微生物在上面形成活性污泥（BrindleandStephenson,1996）。膜式生物反应器最先用来处理垃圾渗滤液，但自从那以后，三种膜式系统逐渐发展起来：固液分离、气体透过系统和萃取工艺。膜式生物反应器即可用于好氧系统又可用于厌氧系统，因为较高的生物量可以使有机化合物迅速分解，当固体停留时，可以处理高污染负荷。由于它的处理效率高，所以需要提供大量的氧气，但较低浓度的基质减少了大量污泥的形成。除了大量的实验系统以外，超过20座膜式反应单元在荷兰和德国使用。当菌胶团停留的时候，膜允许气体进入，这些反应器以其巨大的表面积通过无气泡曝气使氧气充分转移。膜还可以为生物膜的形成提供支撑。在萃取工艺中膜能够允许化学污染物质通过并使其降解。膜系统还可以将生物质从不利于生物生长的废水中分离出来，这种膜系统已经通过测试，可以将硝基苯、苯和99%的二氯苯胺去除，膜式生物反应器的运行成本比传统的活性污泥法要高得多，但比滤池处理有污泥量少的优点，它有较高的COD去除率，但需要提供大量的氧气，适宜于处理一些较小项目的污水和质量要求较高的工业废水。16致谢本次毕业设计是在王瑛教授和我所在实习单位的程寒飞教授级高级工程师的悉心指导下完成的。老师渊博而精深的理论知识，在学术上高瞻远瞩，对前沿问题具有敏锐的洞察力，在求学的过程中，导师的谆谆教诲，言传身教，使我受益匪浅；老师严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风给我留下深刻印象，这些都将在我以后的人生路上时时鞭策着我。在此，对老师在学习与生活上的照顾表示深深的谢意与感激！感谢专业里的所有老师，感谢他们在四年里无私地传授给我大量的专业知识以及求学做人的态度，这些宝贵的财富将使我受用终身。衷心感谢中冶华天工程技术有限公司，为我提供了毕业实习及完成毕业设计的场所，而且为我提供了很好的工作环境及工作氛围。感谢中冶华天工程技术有限公司的张荣总工程师，杨冠、李征军、甘露工程师以及该公司环境工程事业部的全体人员，他们帮我解决了毕业设计过程中的很多问题，传授给了我很多工程上的宝贵经验，对我以后从事本专业具有极大的帮助。感谢我的家人和朋友在我遇到挫折时给予的鼓励和支持！他们的理解、关爱是我不断进取的动力。最后，特别感谢参加论文评审和答辩的各位教授、专家，你们辛苦了！谢谢！兰州理工大学土木工程学院给水排水工程 2010年6月2日《毕业设计》计算说明书第78页共78页致谢人：陈威2010年6月1日兰州理工大学土木工程学院给水排水工程'